Высота барометрической трубы

В соответствии с нормалями [6], внутренний диаметр барометрической трубы d_бт равен 125 мм. Тогда скорость волы в барометрической трубе:

,

м/с.

Высота барометрической трубы:

, (19)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; ∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений; λ – коэффициент трения в барометрической трубе; 0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.

В = Р_атм-Р_бк = Па.

∑ξ = ξ_вх+ξ_вых = 0,5+1,0 = 1,5,

где ξ_вх, ξ_вых – коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе.

.

При Re = 439815 коэффициент трения λ ≈ 0,0138 [2].

.

Отсюда находим Н_бт = 10,2 м.

4 Расчет производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса G_возд определяется количеством газа, который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

G_возд = 2,5*10^-5(W₃+G_в)+0,01W₃, (20)

где 2,5·10^-5 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0,01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров.

G_возд = кг/с.

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

V_возд = R(273+t_возд)G_возд/(М_возд*Р_возд), (21)

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К); М_возд – молекулярная масса воздуха, кг/кмоль; t_возд – температура воздуха, ⁰С; Р_возд – парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:

t_возд = t_н+4+0,1(t_к-t_н) = ⁰С.

Давление воздуха равно:

Р_возд = Р_бк-Р_п, (22)

где Р_п – давление сухого насыщенного пара (Па) при t_возд = 27 ⁰С.

Р_возд = Па.

Тогда:

.

Зная объемную производительность V_возд и остаточное давление Р_бк, по каталогу [7] подбираем вакуум-насос типа ВВН-12 мощность на валу

N=20кВт.

5 Расчет теплообменника-подогревателя.

Расчет теплообменника включает определение необходимой поверхности теплопередачи и выбор типа аппарата. Необходимую поверхность теплопередачи определяют из основного уравнения теплопередачи:

, (23)

где К-коэффициент теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к кипящему раствору.

Тепловую нагрузку Q находят из уравнения:

Вт.

Для того чтобы рассчитать воспользуемся формулой:

158,1→158,1 ;

138,6←20,0

С;

С;

Отсюда:

С.

Следовательно:

м².

Выбор теплообменника и его основные параметры (таблица 8):

Диаметр кожуха D, мм
Диаметр трубы d, мм	25×2
Общее число труб, шт
Поверхность теплообмена F, м2
Длина труб L, м

6 Расчёт штуцеров.

Подсоединение трубопроводов к сосудам и аппаратам осуществляется с помощью вводных труб или штуцеров. Расчет штуцеров производится для подвода и отвода раствора и пара по уравнению расхода:

(24)

где V-расход раствора или пара, кг/с; D-диаметр штуцера м; W-скорость жидкости или пара м/с. Скорость жидкости равна 1,5 м/с, а скорость пара-15м/с;

- плотность жидкости или пара, кг/м³[2].

Диаметр штуцера для подвода жидкости:

м.

Для расчета диаметра штуцера для отвода упаренного раствора предварительно нужно найти его расход по уравнению:

кг/с.

м.

Для расчета диаметра штуцера для подвода греющего пара предварительно нужно найти его расход по уравнению:

,

Где Q₁-тепловая нагрузка в первом корпусе, кВт; r_гп-теплота парообразования, кДж/кг [2]; х-влагосодержание, x=1

кг/с

м

Диаметра штуцера для отвода вторичного пара:

м

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в данном проектном расчете предложена конструкция 3-х корпусной выпарной установки для выпаривания водного раствора NH₄CI с начальной концентрацией х_н = 5% до конечной – х_к = 40% при производительности аппарата G_н = 10000 кг/ч. Давление греющего пара в первом корпусе Р_г = 6 атм. Для проведения данного процесса выбран выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип1, исполнение 2). Также приведен расчет барометрического конденсатора и вакуум-насоса.

В результате технологического расчета аппарата получены следующие данные:

- производительность установки по корпусам (в кг/с):

W₁ = 0,74; W₂ = 0,81; W₃ = 0,89.

- концентрации раствора по корпусам (в %):

х₁ = 6,8; х₂ = 11,3; х₃ = 40.

- номинальная поверхность теплообмена аппарата F_н = 63 м².

- диаметр греющей камеры d_к = 800 мм.

- высота кипятильных труб Н = 4000 мм.

- диаметр циркуляционной трубы d_ц = 500 мм.

- высота барометрической трубы Н_бт = 10,2м.

Более подробные данные о параметрах раствора по корпусам приведены в таблице 6 и данные о технической характеристике аппарата в таблице 7.

Литература

1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/Г.С Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. И дополн. М.: Химия, 1991 – 496 с.;

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 10-е изд., перераб. И доп.- Л.: Химия, 1987.-576с., ил.

3. ГОСТ 11987-81. Аппараты выпарные трубчатые.

4. Справочник химика. М.- Л.: Химия, Т. III, 1962. 1006 с.Т. V, 1966. 974 с.

5. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. 750 с.

6. ОСТ 26716-73. Барометрические конденсаторы.

7. Вакуумные насосы. Каталог-справочник. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1970. 63 с.

8. Викторов М. М. Методы вычисления физико-химических величин и прикладные расчеты. Л.: Химия, 1977. 360 с.

9. Чернышов А. К., Поплавский К. Л., Заичко Н. Д. Сборник номограмм для химико-технологических расчетов. Л.: Химия, 1974. 200 с.

10. Воробьева Г.Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е. М.: Химия, 1975. 816 с.

Министерство образования и науки РФ

ГОУ ВПО «Алтайский государственный технический университет

им. И. И. Ползунова»

Кафедра «Химическая техника и инженерная экология»

Курсовой проект защищен

с оценкой__________

Руководитель

проекта_________________

Шашков Ю.И.

УДК 66. 049. 2

ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ

РАСТВОРА NH₄CI

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

«Гидравлика и теплотехника»

КП 320700.02.000 ПЗ

Проект выполнил

студент гр.ООС-31 Гайворонская А.В.

Нормоконтролер

к.т.н., доцент Шашков Ю.И.

Барнаул 2006