Курсовая с практикой на тему Прямоточная многокорпусная выпарная установка непрерывного действия

Содержание:

Введение 4

1. Описание технологической схемы выпарной установки 6

1.1. Физико-химические свойства раствора, водяного пара и его конденсата 8

1.2. Конструкционный материал аппаратов 9

1.3. Поверхность теплообмена греющих аппаратов 9

1.4. Выбор стандартного выпарного аппарата 21

1.5. Тепловая изоляция аппарата 22

1.6. Диаметры штуцеров и трубопроводов для материальных потоков 22

2. Механический расчёт выпарного аппарата 24

2.1. Высота и диаметр сепаратора 24

2.2. Расчёт толщины цилиндрической обечайки корпуса аппарата 24

2.3. Расчёт толщины эллиптической крышки аппарата 25

2.4. Расчёт толщины стенки конического днища аппарата 25

2.5. Опорные конструкции аппарата 26

3. Узел подогрева исходного раствора 27

3.1. Общие понятия 27

3.2. Тепловая нагрузка аппарата 27

3.3. Движущая сила процесса теплопередачи 27

3.4. Выбор типа теплообменника 28

3.5. Расчёт поверхности теплообмена 29

4. Блок создания и поддержания вакуума 30

4.1. Выбор типа конденсатора 30

4.2. Режимные параметры работы конденсатора смешения 31

4.3. Конструктивные размеры конденсатора 31

5. Расчёт и подбор вспомогательного оборудования выпарной установки 33

5.1. Вакуум-насос 33

5.2. Перекачивающие насосы 34

5.3. Конденсатоотводчики 34

5.4 ёмкости 36

список литературы 37

Введение:

Процессы выпаривания получили широкое распространение во многих отраслях промышленности. Выпарные установки в большинстве случаев размещаются в отдельных зданиях и оснащены многочисленными приборами контроля и средствами автоматизации с весьма сложной схемой регулирования параметров режима работы установки.

На современных крупных предприятиях выпарные процессы ведут преимущественно в многоступенчатых (многокорпусных) установках непрерывного действия с аппаратами поверхностного типа с использованием образующегося над раствором так называемого «вторичного пара» каждой ступени в последующих ступенях с более низким давлением или с передачей части вторичного пара (экстрапара) другим тепловым потребителям. часто встречаются термины «многокорпусные» или «многоступенчатые» выпарные установки. «Ступени» отличаются одна от другой по параметрам раствора в аппаратах (давлению, температуре, концентрации раствора) и могут состоять из одного, двух и более корпусов с одинаковыми параметрами, т. е. если одна или несколько ступеней выполнены из двух параллельно включенных корпусов (аппаратов), то выпарная установка может иметь четыре корпуса, а должна называться трехступенчатой.

Для производства веществ с резко выраженными агрессивными свойствами используют выпарные установки контактного типа, работающие по принципу непосредственного соприкосновения выпариваемого раствора с продуктами сгорания топлива или горячими газами, или погружного горения. Корпуса таких аппаратов изготовляют из углеродистой стали, а для избежания коррозии их внутри футеруют кислотоупорными материалами. Внутренние элементы аппарата — вытяжные трубы, сепараторы, сливные трубы — изготовляют из коррозионно-стойких материалов.

Современные выпарные установки включают 6-9 аппаратов при пяти или шестиступенчатой схеме выпаривания. Питание корпусов раствором, как правило, осуществляется по смешанной схеме. При этом в первых корпусах установки может быть применено выпаривание с тепловым насосом, а отдельные корпуса могут работать при параллельном питании аппаратов раствором.

В данной работе будет рассчитана двухкорпусная выпарная установка, работающая при прямоточной схеме. Преимуществами прямоточного многокорпусного выпарного аппарата являются непринудительное (без затрат внешней работы) движения раствора через всю систему и минимальные потери тепла с уходящим выпарным раствором (он уходит при температуре кипения последнего корпуса). Недостатком данного аппарата являются неблагоприятные условия теплопередачи: самый концентрированный раствор выпаривается (кипит) при самой низкой температуре, когда вязкость максимальна, а теплоемкость и теплопроводность минимальны.

 

Фрагмент текста работы:

1.1. Физико-химические свойства раствора, водяного пара и его конденсата

Для теплотехнических расчётов аппаратов требуется знание следующих физико-химических свойств веществ [1, стр. 9]:

а) температуры кипения раствора при нормальном (атмосферном) давлении в зависимости от концентрации растворённого вещества;

б) теплоёмкости, кинематической вязкости и теплопроводности раствора в зависимости от температуры и концентрации растворённого вещества;

в) температуры водяного пара на линии насыщения в зависимости от давления;

г) энтальпии водяного пара на линии насыщения в зависимости от температуры (давления);

д) теплопроводности, плотности, вязкости, а также теплоты парообразования воды на линии насыщения в зависимости от давления.

По давлению греющего пара находим [2, стр. 66-67, табл. 12, 13]:

• температуру греющего пара: ТГ = 138,79 °С;

• энтальпия пара: ℎП = 2732,47 кДж/кг;

• теплота парообразования: r = 2148,54 кДж/кг;

• теплопроводность конденсата: λК = 0,6851 Вт/м×К;

• плотность конденсата: ρК = 927,15 кг/м3;

• вязкость конденсата: μК = 204,4 × 10−6 Па × с.

Раствор NH4NO3 [1, стр. 56-62]:

• температура раствора: t = 90,0 °С;

• плотность: ρР = 1037,5 кг/м3;

• вязкость кинематическая: v = 0,366 × 10−6 м2/с;

• теплоёмкость: Ср = 3,68 кДж/кг×К ;

• теплопроводность: λ = 0,627 Вт/м×К .