5457

Расчет выпаривания расствора

Практическая работа

Производство и промышленные технологии

Задание В выпарном аппарате непрерывного действия под атмосферным давлением упаривается раствор KOH от начальной концентрации Хн (% масс.) до конечной концентрации Хк (% масс). Производительность аппарата по исходному раствору GH (кг/с). Гидростатич...

Русский

2012-12-10

100.5 KB

36 чел.

Задание

В выпарном аппарате непрерывного действия под атмосферным давлением упаривается раствор KOH от начальной концентрации Хн (% масс.) до конечной концентрации Хк (% масс). Производительность аппарата по исходному раствору GH (кг/с). Гидростатическая депрессия составляет ∆΄΄ (° С). Коэффициент теплопередачи выпарного аппарата К (Вт/м К). Полезная разность температур ∆tп (°С).

Для предварительного нагрева исходного раствора от начальной температуры tн (°С) используют часть вторичного пара. Поверхность нагрева предварительного подогревателя исходного раствора Fп2), а коэффициент теплопередачи Кп (Вт/м2 К).

Потерями тепла в окружающую среду и теплотой концентрирования раствора можно пренебречь.

Исходные данные:

производительность по исходному раствору                                                Gн = 2 кг/с

начальная концентрация раствора (масс, доли)                                            хн = 0,08

конечная концентрация раствора (масс, доли)                                             хк = 0,17

давление выпаривания                                                                                     атмосферное

температура раствора перед теплообменником-подогревателем                tн = 15°С

полезная разность температур                                                                         ∆tп = 25°С

гидростатическая депрессия                                                                            ∆΄΄ = 1,3°С

поверхность теплообменника - подогревателя                                              Fп = 15 м2

коэффициент теплопередачи теплообменника –подогревателя                   Кп = 650 Вт/м2К

коэффициент теплопередачи выпарного аппарата                                        К = 1250 Вт/м2К

Решение:

Расчетная схема установки.


1.Температура кипения раствора

                        tкип = tвп + ∆΄+∆΄΄  ,

где

     tвп = 100°С – температура вторичного пара при атмосферном давлении[ 2, табл. LVII]

     ∆΄ = 4°С – температурная депрессия [2,табл XXXVI]

Подставляя численные значения получим :

                                                   tкип = 100+4+1,3 = 105,3 °С                                                   

  

  1.  Количество вторичного пара, образующегося при выпаривании, определяется из материального баланса по формуле:

W = Gн (1 – xнк)

 W = 2(1 – 0,08/0,17) = 1,059 кг/с

  1.  Температура раствора на входе в выпарной аппарат определяется из теплового баланса теплообменника-обогревателя:

 

                                                Gн Сн(tн1tн) = КпFпtср = Qп

                                                                           

где Сн = 4190(1- xн) = 4190(1 – 0,08) = 3855 Дж/кг*К - удельная теплоёмкость раствора KOH 

tср =

 Gн Сн(tн1tн) = КпFп   

  =  

 = exp()

tн1 = tвп -  (  )/ exp() = 100 -  = 76°С

4.Из уравнения теплового баланса определяется количество вторичного пара, используемого на обогрев исходного раствора в теплообменнике – подогревателе:

                                                    Gн Сн(tн1tн) = W1rВП,                                                             

 

                                                  W1 = Gн Сн(tн1tн) / rВП

W1 = 2*3855(76-15) / 2264*103=0,208 кг/с,

где rВП = 2264*103 Дж/кг – удельная теплота преобразования вторичного пара [2,табл LVII]


5. Тепловая нагрузка на выпарной аппарат определяется по уравнению:

Q = 1.05 (Qнагр + Qисп) = 1,05 [GнСн(tкипtн1) + Wrвп]

Q = 1,05*[2*3855(105,3-76)+1,059*2264*103] = 2623479 Вт

6. Температура греющего пара:

tгп = tкип + ∆tп 

tгп = 105,3 + 25 =130,3 °С

7. Количество греющего пара в выпарном аппарате:

Gгп = Q/rгп

Gгп = 2623479/2170*103 = 1,2  кг/с.

Где rгп =2170*103 Дж/кг-удельная теплота конденсации греющего пара [2,табл. LVI]

Удельный расход греющего пара составит : d = Gгп / W = 1,2/1,059 = 1,14 кг/кг

8. Поверхность теплообмена греющей камеры выпарного аппарата определяется по уравнению теплопередачи:

F = Q/Ktпол

F = 2623479 / (1250*25) = 83,95 м2

Согласно [1] принимаем стандартный выпарной аппарат тип 2 исполнение 2 с поверхностью теплообмена F =100 м2  ГОСТ 11987-81.


Схема установки

1-сепаратор; 2-труба циркуляционная;3-камера греющая;4-отвод;5-заглушка;6-болт;7-гайка;8-шайба.

Литература

  1.  Павлов К.Ф. ,Романков П.Г. ,Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1981.
  2.  Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Под редакцией Ю.И.Дытнерского. – М.: Химия, 1991.


ВА

.П.

ГП

И.Р.

н

θ

У.Р.

конд.

П

tн

θ

н

  1.  

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70328. Стресс и адаптация: Учебно-методическое пособие 302.88 KB
  Настоящее учебно-методическое пособие составлено в соответствии с требованиями учебных программ по нормальной физиологии и предназначено для самостоятельной работы студентов при подготовке к занятиям и экзаменам, при решении тестовых и ситуационных задач.
70329. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИЧЕСКАЯ КУЛЬТУРА» 1.61 MB
  Целью физического воспитания студентов является формирование физической культуры личности и способности направленного использования разнообразных средств физической культуры, спорта и туризма для сохранения и укрепления здоровья, психофизической подготовки и самоподготовки...
70330. ИСТОРИЧЕСКИЕ ОБРАЗЫ ФИЛОСОФСКОЙ МЫСЛИ 738.5 KB
  Философия как новый тип мировоззрения, сменивший мифологическое мировосприятие, возникает в 6 в. до н.э. одновременно в трех относительно изолированных друг от друга регионах тогдашнего древнего мира: на Востоке – в Древнем Китае и Древней Индии и на Западе – в Античной Греции.
70331. Программирование на алгоритмическом языке Паскаль 644.5 KB
  Переменные снабжаются именами, которые могут содержать латинские буквы, цифры и знаки подчеркивания, но начинаться имя должно с буквы. Программист выбирает имена произвольно, но таким образом, чтобы они указывали на смысл переменной.
70332. Средневековая философия 1014.5 KB
  Ариане не принимали основной догмат официальной христианской церкви, согласно которому бог-сын единосущен богу-отцу. По учению Ария, сын божий Логос (Христос) — творение бога, следовательно, не единосущен ему, т. е. в сравнении с богом-отцом является существом низшего порядка.
70333. Словарь терминов по средневековым школам и университетам 95 KB
  Диспут (лат. disputatio) – в схоластической системе образования средневековой Европы формальный способ ведения спора, проводимого с целью установления богословской или научной истины. Данный процесс подчинялся формальным правилам, основными из которых были ссылки устоявшиеся...
70334. Терминология средневековой литературы 22.65 KB
  Канцона буквально песня лирическая форма средневековой поэзии возникшая первоначально в феодально-рыцарской лирике Прованса откуда она была усвоена французскими и итальянскими подражателями.
70335. СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ И ПОНЯТИЙ ПО ИСТОРИИ СРЕДНЕВЕКОВОГО ИЗОБРАЗИТЕЛЬНОГО ИСКУССТВА 2.61 MB
  Йоркский собор (англ. York Minster) — готический собор в английском городе Йорке, который оспаривает у Кёльнского собора звание самого большого средневекового храма на севере Европы. Строительство началось в 1220 году и продолжалось 250 лет. Собор славится самыми большими витражными окнами средневековой Европы.