Министерство образования Российской Федерации

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНОЙ ЭКОЛОГИИ

Факультет Инженерной Экологии

Кафедра ПАХТ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

ТЕМА ПРОЕКТА. 3-х корпусная вакуум-выпарная установка

Зав. кафедрой академик РАН А.М.Кутепов

Руководитель проекта профессор В.В.Бутков

Студентка Н.А.Карпунина

Группа И-37

Содержание

Введение

Глава 1. Технологический расчет выпарной установки

Глава 2. Выбор вспомогательного оборудования

Глава 3. Расчет барометрического конденсатора

Глава 4. Расчет теплообменного аппарата

Глава 5. Расчет штуцеров

Глава 6. Расчеты на прочность

Список литературы

Приложение. Результаты компьютерных расчетов

Введение

На рисунке показана принципиальная схема трехкорпусной выпарной установки. Исходный раствор из промежуточной емкости 1 центробежными насосами 2 подается в теплообменник 3 (где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем- в первый корпус 4 выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате 4.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус 5. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса. Аналогично третий корпус 6 обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора, поступившего из второго 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 7 (где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом 8). Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором 9. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом 10 подается в промежуточную емкость упаренного раствора 11.

Конденсат греющих паров из выпарных аппаратов выводится с помощью кондесатоотводчиков 12.

Глава 1. Технологический расчет выпарной установки

1)         Определяем общее количество выпаренной воды из уравнения материального баланса

2)         В первом приближении количество выпаренной воды по корпусам принимаем равным, т.е.

3) Конечная концентрация раствора по корпусам

Таблица 1.

1)         По конечным концентрациям раствора  с помощью таблицы XXXVI [2] определяем "нормальную" (при атмосферном давлении) температурную депрессию

и рассчитываем суммарную температурную депрессию

2)         Потери температуры пара между корпусами за счет гидравлических сопротивлений

и суммарные потери составят

3)         Суммарная полезная разность температур установки без учета суммы потерь температур за счет гидростатического эффекта

где температура греющего пара;

температура вторичного пара на входе в конденсатор.

 при давлении греющего пара

(таблица LVI [2]).

 при давлении в барометрическом конденса-торе  (таблица XXXVI [2]).

4)         Полезная разность температур по корпусам в первом приближении принимается равной, т.е.

5)         Температура кипения раствора (по корпусам)

6)         Температура греющего пара (по корпусам)

7)         Температура вторичного пара (по корпусам)

По значениям температур вторичного пара из таблиц [2] опреде-ляем значения следующих параметров: теплоты парообразования воды ; давления вторичного пара ; плотность воды  .

По значениям концентраций  и температурам кипения раствора  находим значения плотности раствора по корпусам .

1)         В связи с тем, что "нормальная" температурная депрессия выбрана для атмосферного давления, а давление вторичного пара по корпусам отличается от атмосферного, то необходимо про-вести перерасчет температурной депрессии по формуле

где температура вторичного пара, К;

теплота парообразования воды при температуре вторичного пара  кДж/кг.

2)         Суммарная температурная депрессия

Для определения температурных потерь за счет гидростатичес-кого эффекта необходимо рассчитать оптимальный уровень заполнения греющих трубок и давления раствора в аппаратах на уровне половины длины греющих трубок (у середины греющих трубок).

3) Оптимальную высоту заполнения трубок раствором находим

по эмпирической формуле

где длина греющих трубок, м.

4) Гидростатическое давление столба у середины греющих трубок

5) Давление раствора в корпусах у середины греющих трубок

Подпрограмма 4

Для определения истинных значений температур греющего па- ра, вторичного пара, кипения раствора в трубках и на верхнем уровне трубки, полезной разности температур по корпусам необходимо рассчитать температурные потери за счет гидростатического давления.

1)         По данным  находим по таблице [2] значения температур кипения воды у середины греющих трубок

и рассчитываем значения потерь температур за счет гидроста- тического эффекта (гидростатическую депрессию):

Суммарные потери температуры за счет гидростатического эффекта составят

2)         Суммарная полезная разность температур для установки

Для расчета в первом приближении ориентировочно принима- ем соотношение тепловых нагрузок аппаратов

и соответственно коэффициентов теплопередачи

Исходя из условия получения равных поверхностей нагрева для каждого корпуса установки полезная разность температур по корпусам может быть определена по уравнению

3)         Распределение полезной разности температур по корпусам

4)         Температура кипения раствора в трубках составит

5) Температура кипения раствора на верхнем уровне по корпусам:

6)         Температура вторичного пара по корпусам:

В этой подпрограмме рассчитываем: расход греющего пара, расход выпаренной воды по корпусам, конечные концентрации раствора и в первом приближении тепловые нагрузки аппаратов.

1)         Расход греющего пара определяем из уравнения теплового баланса

которое может быть записано для каждого корпуса в следующем виде:

Потери тепла в окружающую среду принимаем равными 3% от тепла греющего пара, т.е. ............