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

39 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

61424. Обучение работе с формулами, функциями и диаграммами в Excel 194.27 KB
  Диаграммы в Excel С помощью Microsoft 2003 можно создавать сложные диаграммы для данных рабочего листа. Диаграммы являются наглядным средством представления данных рабочего листа.
61426. Видео-руководство пользователя. Экспорт и Импорт данных 1.82 MB
  Цель данного видеоруководства предоставить подробное видео по настройке и использованию экспорта и импорта в системе UMI. Доступные форматы для экспорта и импорта данных: Данные в формате umiDump 2.
61428. Земля как планета. Физико-географическая картина зарубежной Европы 40.14 KB
  Возникновение цивилизаций Плейстоцен 2588 млн Вымирание многих крупных млекопитающих. Появление современного человека Неогеновый Плиоцен 533 млн Миоцен 230 млн Палеогеновый Олигоцен 339 01 млн Появление первых человекообразных обезьян.
61430. Поняття про Flash-презентації. Знайомство з середовищем Flash 2.66 MB
  Мета уроку: ознайомити учнів із Flash середовищем; ознайомити учнів із основними поняттями і термінами Flash; зацікавити учнів у використанні Flash для створення презентацій.