Области применения выпарных аппаратов

Конструкция выпарного аппарата должна удовлетворять ряду общих требований, к числу которых относятся: высокая производительность и интенсивность теплопередачи при возможно меньших объёме аппарата и расходе металла на его изготовление, простота устройства, надёжность в эксплуатации, легкость очистки поверхности теплообмена, удобство осмотра, ремонта и замены отдельных частей.

Вместе с тем выбор конструкции и материала выпарного аппарата определяется в каждом конкретном случае физико-химическими свойствами выпариваемого раствора (вязкость, температурная депрессия, кристаллизуемость, термическая стойкость, химическая агрессивность и др.)

Однокорпусная выпарная установка включает лишь один выпарной аппарат (корпус). Рассмотрим принципиальную схему оди­ночного непрерывно действующего выпарного аппарата с естественной циркуляцией раствора на примере аппарата с внутренней центральной циркуляционной трубой (рис. 2.1.).

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru

Рис. 2.1. Схема устройства однокорпусного выпарного аппарата

Аппарат состоит из теплообменного устройства — нагревательной (греющей) камеры 1 и сепаратора 2. Камера и сепаратор могут быть объединены в одном аппарате (см. рис. 1) или камера может быть вынесена и соединена с сепаратором трубами (рис. 12). Камера обогревается обычно водяным насыщенным паром, поступающим в ее межтрубное пространство. Конденсат отводят снизу камеры. Поднимаясь по трубам 3, выпариваемый раствор нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе 2. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.

Часть жидкости опускается по циркуляционной трубе 2 под нижнюю трубную решётку греющей камеры. Вследствие разности плотностей раствора в трубе 4 и парожидкостной эмульсии в трубах 3 жидкость циркулирует по замкнутому контуру упаренный раствор удаляется через штуцер в днище аппарата.

Если выпаривание производится под вакуумом, то вторичный пар отсасывается в конденсатор паров, соединенный с вакуум-насосом. Упаренный раствор удаляется из конического днища аппарата.

Методика расчета однокорпусного выпарного аппарата

Исходные данные

Таблица 2.1 – Исходные данные

Параметр Значение
Расход раствора G, кг/с 1,28
Рабочая высота труб H,м
Начальная концентрация Области применения выпарных аппаратов - student2.ru , %
Конечная концентрация Области применения выпарных аппаратов - student2.ru , %
Давление Области применения выпарных аппаратов - student2.ru , МПа 0,4
Толщина Delta, мм
Степень загрязнения Области применения выпарных аппаратов - student2.ru 0,0003
Стоимость металла Области применения выпарных аппаратов - student2.ru , руб/кг

Перед подачей в аппарат раствор подогревается до температуры кипения. Давление вторичного пара Области применения выпарных аппаратов - student2.ru .

В данной работе для расчета выпарной установки был использован следующий алгоритм:

Тепловой расчет

Расход выпаренной из раствора воды в установке:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.1)

На 1 кг начального раствора выпарено:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.2)

Общая разность температур:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.3)

Потери общей разности температур за счет физико-химической депрессии: Области применения выпарных аппаратов - student2.ru

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.4)

,где

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru ;

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru ;

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru .

Средняя величина гидростатического давления:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.5)

Температура кипения воды:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.6)

Гидравлическая температурная депрессия:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.7)

Общая депрессия:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.8)

Полезная разность температур:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.9)

Температура кипения раствора: Области применения выпарных аппаратов - student2.ru

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.10)

Коэффициент теплоотдачи для пара:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.11)

Коэффициент теплоотдачи для кипящего раствора:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.12)

Сумма термических сопротивлений стенки:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.13)

Коэффициент теплопередачи:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.14)

Расход тепла:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.15)

Общий расход греющего пара:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.16)

Поверхность нагрева выпарного аппарата:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.17)

Гидравлический расчет

Общая длина труб:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.18)

Местные потери:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.19)

Потери по длине:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.20)

Общие потери:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.21)

Количество труб:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.22)

,где Области применения выпарных аппаратов - student2.ru

Масса труб:

Области применения выпарных аппаратов - student2.ru (2.23)

Приведенные затраты:

Наши рекомендации