Автор работы: Пользователь скрыл имя, 08 Января 2014 в 16:53, курсовая работа
Выпаривание – это процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости.
Выпаривание применяют для концентрирования растворов нелетучих веществ, выделения из растворов чистого растворителя (дистилляция) и кристаллизации растворенных веществ, т.е. нелетучих веществ в твердом виде. При выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения. Поэтому выпаривание принципиально отличается от испарения, которое, как известно, происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения. В ряде случаев выпаренный раствор подвергают последующей кристаллизации в выпарных аппаратах, специально приспособленных для этих целей.
Введение 4
1 Аналитический обзор 6
2 Цели и задачи проекта 8
3 Основная часть 9
4 Инженерные расчеты 11
4.1 Расчёт выпарного аппарата 11
4.2 Расчёт барометрического конденсатора 18
4.3Расчёт производительности вакуум-насоса 20
4.4 Ориентировочный расчет теплообменных аппаратов 21
5 Выводы по проекту 24
Список используемых источников 25
Откуда
Производительность вакуум-насоса определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:
где – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;
01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через не плотности, на 1 кг паров.
Объемная производительность вакуум-насоса равна:
где – универсальная газовая постоянная ;
– молекулярная масса воздуха M = 29 кг/кмоль;
– температура воздуха, ;
– парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.
Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:
Давление воздуха равно:
где – давление сухого насыщенного пара при
– давление в барометрическом конденсаторе,
Методом интерполяции по формуле (11) найдем давление сухого насыщенного пара
Рассчитаем давление воздуха по формуле (47)
Объемная производительность вакуум-насоса по формуле (45) равна:
Зная объемную производительность и остаточное давление по [1] выбираем вакуум-насос типа ВВН-6 мощностью на валу 12.5 кВт.
4.4 Ориентировочный расчет подогревателя исходного раствора.
В подогревателе раствор нагревается от начальной температуры tисх. =30оС (указана в задании) до температуры t =71 С, при которой он поступает в выпарной аппарат. В качестве греющего агента используется первичный греющий пар с tгр.п.=108.7о С. Так как, пар конденсируется при постоянной температуре, то взаимная схема движения теплоносителей (прямоток, противоток) не влияет на величину средней разности температур.
Вычислим среднюю разность температур
(48)
Где - разности температур теплоносителей на концах теплообменника.
где tгр.п. – температура конденсации греющего пара, 0С;
tисх. – температура начальная температура разбавленного раствора, 0С;
tн. – температура разбавленного раствора на входе в выпарной аппарат, 0С.
Так как, пар конденсируется при постоянной температуре то средняя температура нагревающегося раствора tср.р. равна:
Для определения тепловой нагрузки аппарата Q, Вт, рассчитаем количество теплоты, необходимой для нагревания разбавленного раствора от начальной температуры до температуры, при которой он подается в выпарной аппарат.
где сн=4105 Дж/кг∙К – удельная теплоемкость разбавленного раствора при tср.р.=53.70С и хн=0.02
Дж/кг*К
Выберем из [1] ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, К=1000 Вт/м2∙К, соответствующее данному виду теплообмена (от конденсирующегося пара к водному раствору).
Подставив полученные значения в (37), найдем площадь поверхности теплообмена подогревателя:
м2
С учетом 20% запаса по поверхности теплообмена, по [1] выбираем стандартный аппарат: одноходовый кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F = 9м2, с трубами Æ 25´2 мм, диаметром кожуха D=273мм, длиной труб l=3м.
На основе теплового баланса рассчитаем требуемый расход греющего пара Gп для подогревателя:
кг/с
определяем по паровой таблице из [2] путем интерполяции по формуле (11):
4.5 Ориентировочный расчет холодильника концентрированного раствора.
Концентрированный раствор выводится из выпарного аппарата и поступает в теплообменник при температуре. В соответствии с заданием он охлаждается до температуры . Начальная температура охлаждающей воды, , конечная температура, , обычно принимается на 10–20 больше, чем. Примем:
(50)
Выберем противоточную схему движения теплоносителей, так как в этом случае величина средней разности температур Δtср. будет больше, чем в прямоточной схеме. Вычислим среднюю разность температур по (48)
oC
Так как, температура воды в теплообменнике изменяется на меньшее число градусов, по сравнению с температурой раствора, то среднюю температуру воды определим по формуле:
(51)
Среднюю температуру охлаждающегося
Для определения тепловой нагрузки аппарата Q, Вт, рассчитаем количество теплоты, выделяющейся при охлаждении концентрированного раствора по формуле (53):
где Gк=0.44 кг/с - расход концентрированного раствора;
с = 4477- удельная теплоемкость концентрированного раствора при и хк =0.1 кг раств. вещества/кг раствора
Дж/кг*К
Выберем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, К=800 Вт/м2∙К, соответствующее данному виду теплообмена (от водного раствора к воде).
Подставив полученные значения в (37), найдем площадь поверхности теплообмена холодильника:
м2
С учетом 20% запаса по поверхности теплообмена, по [1] выбираем стандартный аппарат: одноходовый кожухотрубчатый теплообменник ТН с площадью поверхности теплообмена F=4.5м2, с трубами Æ 25´2 мм, диаметром кожуха D=273мм, длиной труб l=1.5м.
На основе теплового баланса рассчитаем требуемый расход охлаждающей воды Gв для холодильника:
кг/с
, при
Дж/кг*К
кг/с.
В данной курсовой работе представлен процесс выпаривания раствора .
1. В соответствии с заданием разработана технологическая схема однокорпусной выпарной установки.
2. В результате проведенных