Пар греющий, пар вторичный, депрессия, изоляция тепловая, концентрация, корпус, выпарная установка, греющая труба, теплотехника

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет: Энергетический

Кафедра: Теплоэнергетики и физики

Направление: 13.03.06 Теплоэнергетика и теплотехника

Форма обучения: заочная

Курс, группа: 4,1

ВАЛИЕВ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ

Расчёт многокорпусной выпарной установки

Курсовая работа

по дисциплине “Теоретические основы теплотехники”

Оценка при защите _______________________   “____”_____________2017 г.

«К защите допускаю» Руководитель: к.т.н., доцент Юхин Д.П. (ученая степень, звание, Ф.И.О.) ___________________ (подпись)

Уфа 2017

РЕФЕРАТ

Работа: 30 листов, 9 таблиц, 1 рисунок, 9 литературных источников, 1 лист формата А1 графического материала.

РАСЧЕТ ОСНОВНОГО АППАРАТА

Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяется по основному уравнению теплопередачи:

(2.1)

где Q – тепловая нагрузка, кВт;

K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м^2·K);

Δt_п – полезная разность температур_, град.

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур Δt_п необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находятся методом последовательных приближений.

Производительность установки по выпариваемой воде определяется из уравнения материального баланса:

(2.2)

где G_н – производительность установки по исходному раствору, кг/с;

x_н, x_к – массовые концентрации вещества в исходном и упаренном растворе соответственно, %.

Расчет концентраций упариваемого раствора

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате.

В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соотношении:

w₁: w₂ = 1,0: 1,1

Тогда,

Далее рассчитываются концентрации растворов в корпусах:

Концентрация раствора в последнем корпусе x₂ соответствует заданной концентрации упаренного раствора x_к.

Расчет полезной разности температур

Общая полезная разность температур равна:

(2.13)

Полезные разности температур по корпусам (в °С) равны:

.

Тогда общая полезная разность температур равна:

Проверим общую полезную разность температур:

Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал,стойкий в среде кипящего раствора NaOH в интервале изменения концентраций от 5 до 35%. В условиях химически стойкой является сталь марки 12х17. Скорость коррозии ее не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности λст= 25,1 Вт/(м·К).

РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет: Энергетический

Кафедра: Теплоэнергетики и физики

Направление: 13.03.06 Теплоэнергетика и теплотехника

Форма обучения: заочная

Курс, группа: 4,1

ВАЛИЕВ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ

Расчёт многокорпусной выпарной установки

Курсовая работа

по дисциплине “Теоретические основы теплотехники”

Оценка при защите _______________________   “____”_____________2017 г.

«К защите допускаю» Руководитель: к.т.н., доцент Юхин Д.П. (ученая степень, звание, Ф.И.О.) ___________________ (подпись)

Уфа 2017

РЕФЕРАТ

Работа: 30 листов, 9 таблиц, 1 рисунок, 9 литературных источников, 1 лист формата А1 графического материала.

ПАР ГРЕЮЩИЙ, ПАР ВТОРИЧНЫЙ, ДЕПРЕССИЯ, ИЗОЛЯЦИЯ ТЕПЛОВАЯ, КОНЦЕНТРАЦИЯ, КОРПУС, ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА, ГРЕЮЩАЯ ТРУБА, ТЕПЛОТЕХНИКА

Курсовая работа по дисциплине «Теоретические основы теплотехники» выполняется с целью закрепления и углубления знаний и выработки умения применять теоретической материал для решения конкретных практических задач.

Графическая часть включает общий вид выпарного аппарата в двух проекциях его конструкции начерченных на листе формата А1.

В процессе работы методом многократных приближений определены тепловые нагрузки, приходящиеся на каждый корпус выпарной установки. По полученным данным определены: общая площадь теплоотдающей поверхности и количество греющих труб.

В ходе выполнения работы осуществлен подбор материала корпуса выпарной установки, исходя из условия его химической стойкости к выпариваемому раствору, а также, рассчитана тепловая изоляция каждого корпуса выпарной установки.

Определены основные конструктивные параметры барометрического конденсатора и подобрано соответствующее оборудование выпарной установки.

ОГЛАВЛЕНИЕ

	ВВЕДЕНИЕ
	ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ
	РАСЧЕТ ОСНОВНОГО АППАРАТА
	2.1 Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов
	2.2 Расчет концентраций упариваемого раствора
	2.3 Определение температур кипения растворов
	2.4 Расчет полезной разности температур
	2.5 Определение тепловых нагрузок
	2.6 Выбор конструкционного материала
	2.7 Расчет коэффициентов теплопередачи
	2.8 Распределение полезной разности температур
	2.9 Уточненный расчет поверхности теплопередачи
	РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ
	3.1 Определение толщины тепловой изоляции
	3.2 Расчет барометрического конденсатора
	3.3 Определение расхода охлаждающей воды
	3.4 Расчет диаметра барометрического конденсатора
	3.5 Расчет высоты барометрической трубы
	3.6 Расчет производительности вакуум-насоса
	ЗАКЛЮЧЕНИЕ
	БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ВВЕДЕНИЕ

Выпарные аппараты предназначены для концентрирования жидких растворов практически нелетучих веществ путем частичного удаления растворителя испарением при кипении жидкости. В процессе выпаривания растворитель удаляется из всего объема раствора, в то время как при температурах ниже температур кипения испарение происходит только с поверхности жидкости.

Процесс выпаривания - энергоемкий процесс, особенно если теплота испарения. Как например у воды. Поэтому составляющая на энергозатраты при выпаривании может быть весьма существенной составляющей в себестоимости производства того или иного продукта. Одним из наиболее эффективных способов снижения энергопотребления является применение выпарных батарей- многокорпусных выпарных установок. В химической и смежной с ней отраслях промышленности жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температуря кипения, величина критического теплового потока и др.), так и других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса (вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многокорпусные выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.

Такое разнообразие требований вызывает определенные сложности при правильном выборе схемы выпарной установки, типа аппарата, числа ступеней к многокорпусной выпарной установке. В общем случае такой выбор является задачей оптимального поиска и выполняется технико-экономическим сравнением различных вариантов с использованием ЭВМ.

1 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ УСТАНОВКИ

В химической и смежных с ней отраслях промышленности жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температуря кипения, величина критического теплового потока и др.), так и других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса (вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многокорпусные выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов.

Такое разнообразие требований вызывает определенные сложности при правильном выборе схемы выпарной установки, типа аппарата, числа ступеней к многокорпусной выпарной установке. В общем случае такой выбор является задачей оптимального поиска и выполняется технико-экономическим сравнением различных вариантов с использованием ЭВМ.

Ниже приведен типовой расчет двух корпусной установки, состоящей из выпарных аппаратов с естественной циркуляцией (с соосной камерой).

Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости центробежным насосом подается в теплообменник, где прогревается до температуры, близкой к температуре кипения, а затем – в первый корпус выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус.

Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения, где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом. Смесь охлаждающейся воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся во втором корпусе концентрированный раствор центробежным насосом подается в промежуточную емкость упаренного раствора.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.

РАСЧЕТ ОСНОВНОГО АППАРАТА