Курсовая работа на тему " Расчет выпарной установки" (3 курс, Процессы и аппараты)

Департамент образования Вологодской области Бюджетное профессиональное образовательное учреждение Вологодской области «Череповецкий химико­технологический колледж» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА) по дисциплине ОП.09 Процессы и аппараты специальность: 18.02.03 «Химическая технология неорганических веществ» Тема: Расчет выпарной установки (утверждена приказом колледжа № 23­уч  от 22.01.2018 г.) Выполнил студент  группа  31/2015 Егорова Ольга Александровна фамилия, имя, отчество                                                         подпись Руководитель ___________ / Т.Н. Ерофеева/ «___»_________2018 г. Дата защиты  «______»____________2018 г.     Оценка защиты __________________ Череповец, 2018 Содержание Введение 1 Аналитический обзор литературы 2 Физико ­ химические свойства хлорида магния 3 Описание технологической схемы установки 4 Технологический расчет трехкорпусной выпарной установки 4.1 Расчет концентраций раствора по корпусам 4.2 Распределение нагрузки по корпусам 4.3 Распределение перепада давлений по корпусам 4.4 Расчет температурных потерь по корпусам 4.5 Полезная разность температур 4.6 Расчет коэффициентов теплопередачи по корпусам 4.7 Расчет теплового баланса 4.8 Распределение полезной разности температур по корпусам 4.9 Определение площади поверхности нагрева 4.10 Определение толщины тепловой изоляции 5 Расчет вспомогательного оборудования 5.1 Расчет барометрического конденсатора И Ли Выпо з ст лнил м. Прове Н. р. Контр Утвер . д. Заключение Под № Да Лит Егоров та пис докум. Список используемых источников Ерофее а О.А. ь ва Т.Н. Приложение А. Технологическая схема выпарной установки Приложение Б. Общий вид выпарной установки КР.18.02.03.ПЗ Лис Листо в31 т3 БПОУ ВО «ЧХТК» группа 31/2015 выпарной  установки Расчет  трехкорпусной  . стр. 3 4 7 8 9 9 9 12 13 16 17 17 19 21 23 25 25 28 29 30 31 Введение Выпаривание ­ процесс концентрирования растворов, заключающийся в удалении растворителя путем испарения при кипении. Выпаривание   применяют   для   концентрирования   водных   растворов щелочей,   солей   и   некоторых   высококипящих   жидкостей,   для   получения растворителя в чистом виде, перенасыщенных растворов, в которых проводят кристаллизацию.   Данный   процесс   используется   в   сахарном,   консервном, кондитерском, молочном и других производствах. Выпаривают также водные растворы   разных   веществ   (соки),   эмульсии   (молоко),   суспензии   (барду)   и другое [3]. При   выпаривании   вода   из   раствора   удаляется   в   виде   пара,   а растворенное вещество или дисперсная фаза эмульсий и суспензий остается в неизменном   количестве.   Тепло   для   выпаривания   подводится   различными теплоносителями.   Однако   основным   теплоносителем   является   глухой водяной пар, называемый греющим или первичным. Пар, образующийся при Из м. Ли ст Да та выпаривании   кипящих   растворов,   называется   вторичным.   Выпаривание докумен проводят под атмосферным или повышенным давлением, под вакуумом [6]. Под пись № та Ли ст3 Целью   курсовой   работы   является   расчет   трехкорпусной   выпарной установки с естественной циркуляцией раствора, для концентрации водного раствора хлорида магния. Задачи данной работы: 1 Проанализировать литературу; 2 Рассчитать материальный и тепловой балансы; 3 Подобрать тип выпарной аппарат согласно его параметрам по ГОСТ; 4 Рассчитать высоту барометрической трубы. 1 Аналитический обзор литературы Классификация выпарных аппаратов представлена на рисунке 1. Из Из м. м. Ли Ли ст ст № № докум. докум. Под Под пись пись Да Да та та КР.18.02.03.ПЗ КР.18.02.03.ПЗ Ли Ли ст4 ст5 Рисунок 1 – Классификация выпарных аппаратов Процессы   выпаривания   проводят   под   вакуумом,   при   повышенном   и   Выбор   давления   связан   со   свойствами атмосферном   давлениях. выпариваемого   раствора   и   возможностью   использования   тепла   вторичного пара . Выпаривание под вакуумом имеет определенные преимущества перед выпариванием   при   атмосферном   давлении,   несмотря   на   то   что   теплота испарения   раствора   несколько   возрастает   с   понижением   давления   и соответственно увеличивается расход пара на выпаривание 1 кг растворителя (воды). Применение вакуума дает возможность проводить процесс при более низких   температурах,   что   важно   в   случае   концентрировании   растворов веществ, склонных к разложению при повышенных температурах. Также дает возможность использовать в качестве греющего агента, кроме первичных пара вторичных пар самой выпарной установки, что снижает расход первичного греющего пара. Вместе с тем при применении вакуума удорожается выпарная установка, поскольку требуются дополнительные затраты на устройства для создания   вакуума   (конденсаторы,   ловушки,   вакуум­насосы),   а   также увеличиваются эксплуатационные расходы. При   выпаривании   под   давлением   выше   атмосферного   также   можно использовать вторичный пар, как для выпаривания, так и для других нужд, не связанных с процессом выпаривания. Такой способ выпаривания позволяет лучше использовать тепло, чем при выпаривании под вакуумом. Этот способ применяется   лишь   для   выпаривания   термически   стойких   веществ.   Кроме того, необходимы греющие агенты с более высокой температурой. При   выпаривании   под   атмосферным   давлением   вторичный   пар   не используется и обычно удаляется в атмосферу. Такой способ выпаривания является наиболее простым, но наименее экономичным. Простейшими   выпарными   аппаратами   со   свободной   циркуляцией раствора являются периодически действующие открытые выпарные чаши с паровыми рубашками (для работы под атмосферным давлением) и закрытые котлы   с   рубашками,   работающие   под   вакуумом.   Поверхности   нагрева рубашек   и   соответственно   нагрузки   этих   аппаратов   очень   невелики. Значительно   большей   поверхностью   нагрева   в   единице   объема   обладают змеевиковые   выпарные   аппараты.   Выпарные   аппараты   со   свободной циркуляцией   раствора   в   настоящее   время   вытеснены   в   большинстве производств   выпарными   аппаратами   более   совершенных   конструкций,   в частности вертикальными трубчатыми аппаратами.  В вертикальных аппаратах с направленной естественной циркуляцией раствора   выпаривание   осуществляется   при   много   кратной   естественной циркуляции   раствора.   Они   обладают   рядом   преимуществ   сравнительно   с аппаратами   других   конструкций,   благодаря   чему   получили   широкое применение   в   промышленности.   Основным   достоинством   таких   аппаратов является   улучшение   теплоотдачи   к   раствору   при   его   многократной организованной   циркуляции   в   замкнутом   контуре,   уменьшающей   скорость отложения,   накипи   на   поверхности   труб.   Кроме   того,   большинство   этих аппаратов   компактны,   занимают   небольшую   производственную   площадь, удобны для осмотра и ремонта. В   аппаратах   с   внутренней   нагревательной   камерой   и   центральной циркуляционной   трубой   циркуляционная   труба,   как   и   кипятильные   трубы, обогревается   паром,   что   снижает   разность   плотностей   раствора   и Из м. Ли ст № докум. Под пись Да та парожидкостной   смеси   и   может   приводить   к   нежелательному парообразованию в самой циркуляционной трубе. Их недостатком является КР.18.02.03.ПЗ Ли ст6 также жесткое крепление кипятильных труб, не допускающее значительной разности тепловых удлинений труб и корпуса аппарата. Конструкции   аппаратов   с   выносными   циркуляционными   трубами несколько   более   сложны,   но   в   них   достигается   более   интенсивная теплопередача и уменьшается расход металла на 1   поверхности нагрева по сравнению   с   аппаратами   с   подвесной   нагревательной   камерой   или центральной циркуляционной трубой. Аппарат   с   выносной   нагревательной   камерой   работает   при   более интенсивной   естественной   циркуляции,   что циркуляционная   труба   не   обогревается,   а   подъемный   и   опускной   участки   обусловленной   тем, циркуляционного контура имеют значительную высоту. В аппаратах с принудительной циркуляцией скорость ее определяется производительностью циркуляционного насоса и не зависит от высоты уровня жидкости в трубах, а также от интенсивности парообразования [8]. 2 Физико­химические свойства веществ Хлорид   магния   (хлористый   магний)   —   бинарное   неорганическое химическое соединение магния с хлором, магниевая соль соляной кислоты. Растворяется в воде, этаноле. Вода — бинарное неорганическое соединение с химической формулой Н2O. При нормальных условиях представляет собой прозрачную жидкость, не имеющую цвета, запаха и вкуса. В твёрдом состоянии называется льдом, а в газообразном — водяным паром [7]. Физико­химические свойства  воды и хлорида магния представлены в таблице 1. Из м. Ли ст № докум. Под пись Да та КР.18.02.03.ПЗ Ли ст7 Таблица 1 —  Физико­химические свойства исходных веществ. Физико­химические свойства № 1 Молярная масса, г/моль 2 Температура плавления, tпл, °C 3 Температура кипения, tкип, °C 4 Плотность,  5 Динамическая вязкость жидкостей и  ρ , г/см3 MgCl2 95,211 714 1412 2,325 4,12 газов, мПа∙с 6 Стандартная энтальпия образования  ­403 ΔH (298 К, кДж/моль) 7 Стандартная энергия Гиббса  образования ΔG (298 К, кДж/моль), г 8 Стандартная энтропия образования S (298 К, Дж/моль∙K), г  9 Стандартная мольная теплоемкость  272 56,6 H2O 18,016 0 100 0,998 1,792 ­241,82 ­228,61 188,72 33,58 Cp (298 К, Дж/моль∙K), г 3 Описание технологической схемы установки Технологическая схема трехкорпусной выпарной установки показана в Приложении А. Исходный разбавленный раствор из промежуточной ёмкости Е­1   центробежным   насосом   Н­1   подается   в   теплообменник   Т­3   (где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения), а затем – в первый   корпус   ВА­4   выпарной   установки.   Предварительный   подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате ВА­4. Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся   при   концентрировании   раствора   в   первом   корпусе, направляется   в   качестве   греющего   во   второй   корпус   ВА­   5.   Сюда   же поступает частично сконцентрированный раствор из 1­го корпуса. Аналогично третий   корпус   ВА­6   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 КР.18.02.03.ПЗ докум. Под пись Да та Из м. Ли ст № Ли ст8 результате   создания   вакуума   конденсацией   вторичного   пара   поcледнего корпуса   в   барометрическом   конденсаторе   смешения   БК­7   (где   заданное давление   поддерживается   подачей   охлаждающей   воды   и   отсосом неконденсирующихся   газов   вакуум­насосом).   Смесь   охлаждающей   воды   и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом Н­2 подается в промежуточную ёмкость упаренного раствора Е­2 [2]. 4 Технологический расчет трехкорпусной выпарной установки 4.1 Расчёт концентраций выпариваемого раствора Производительность установки по выпариваемой воде определяем по формуле:  W=Gн∙(1− Хн ) Хк (1) где W – производительность по выпаренной воде, кг/с;  Gн – производительность по исходному раствору, кг/с;   Хн,   Хк –   соответственно   начальная   и   конечная   концентрация раствора, масс. доли, Из м. Ли ст № докум. Под пись Да та КР.18.02.03.ПЗ ∙(1− 9 W=4000 3600 Ли ст9 24)=0,694кг/с 4.2 Распределим нагрузки по корпусам Примем следующее соотношение массовых количеств выпаренной воды: Ι:II:III=1,0:1,1:1,2 Найдем количество выпаренной воды в 1 корпусе WΙ= 1,0∙W 1,0+1,1+1,2 WΙ= 1,0∙0,694 1,0+1,1+1,2=0,210кг/с Найдем количество выпаренной воды во 2 корпусе WΙΙ= 1,1∙W 1,0+1,1+1,2 WΙΙ= 1,1∙0,694 1,0+1,1+1,2=0,231кг/с Найдем количество выпаренной воды в 3 корпусе WΙΙΙ= 1,2∙W 1,0+1,1+1,2 WΙΙΙ= 1,2∙0,694 1,0+1,1+1,2=0,253кг/с КР.18.02.03.ПЗ Из м. Ли ст № докум. Под пись Да та Ли ст10 Найдем общее количество выпаренной воды Wобщ = WI  + WII  + WIII Wобщ = 0,210 + 0,231 + 0,253 = 0,694 кг/с Рассчитаем концентрацию раствора для 1 корпуса  G1=Gнач−WΙ (2) (3) (4) (5) (6) GΙ=4000 3600 −0,210=0,901кг/с Рассчитаем концентрацию раствора для 2 корпуса GΙΙ=Gнач−WΙ−WΙΙ GΙΙ= 4000 3600 −0,210−0,231=0,670кг/с Рассчитаем концентрацию раствора для 3 корпуса GΙΙΙ=Gнач−W GΙΙΙ= 4000 3600 −0,694=0,417кг/с (7) (8) Из м. Ли ст № докум. Ли ст11 Найдем концентрацию раствора по корпусам КР.18.02.03.ПЗ Под пись Да та Конечная концентрация раствора для 1 корпуса и начальная для 2­го корпуса будет равна Х1= Gнач∙Хнач Gнач−WΙ Х1= 4000 3600 ∙9 4000 3600 −0,210 =11,10 (9) Определим   конечную   концентрацию   раствора   для   2­го   корпуса   и начальную концентрацию для 3­го корпуса Х2= Gнач∙Хнач G2 ∙9 4000 3600 0,670 =14,93 Х2= Определим конечную концентрацию  Хкон= Gнач∙Хнач G3 ∙9 4000 3600 0,417 =23,98 Хкон= Из м. Ли ст № докум. 4.3 Распределим перепад давлений по корпусам КР.18.02.03.ПЗ Под пись Да та Ли ст12 ∆P=Pг.п−Рвак ∆P=0,5−0,085=0,415МПа Распределим этот перепад давлений между корпусами поровну ∆Р(Ι−ΙΙΙ)=∆Р 3 (10) (11) (12) (13) ∆Р(Ι−ΙΙΙ)=0,415 3 =0,138 Тогда, абсолютные давления по корпусам будут равны РΙΙΙ=0,085МПа РΙΙ=РΙΙΙ+∆Р(Ι−ΙΙΙ) РΙΙ=0,085+0,138=0,223МПа РΙ=РΙΙ+∆Р(Ι−ΙΙΙ) РΙ=0,223+0,138=0,361МПа Найдем давление греющего пара   Из м. Ли ст № Рг.п=РΙ+∆Р(Ι−ΙΙΙ) докум. Под пись Да та КР.18.02.03.ПЗ Ли ст13 (14) (15) (16) Рг.п=0,361+0,138=0,499МПа Что соответствует заданному значению. По паровым таблицам находим температуры насыщенных паров воды и удельные теплоты парообразования для принятых давлений в корпусах. Полученные результаты запишем в таблицу 2. Таблица   2   –   Температура   насыщенного   пара   и   удельные   теплоты парообразования. W III II I Греющий пар Рi, МПа Р, кгс/см2 Температура насыщенного пара,0С Удельная теплота парообразования r, 0,085 0,223 0,361 0,499 0,85 2,23 3,61 4,99 94,60 122,66 139,00 151,02 кДж/кг 2274 2199,5 2153,9 2129,9 Эти температуры и будут температурами конденсации вторичных паров по корпусам. 4.4 Рассчитаем температурные потери по корпусам от депрессии. По справочным таблицам найдем температуры кипения растворов при атмосферном давлении. Результаты запишем в таблицу 3 [5]. Таблица 3 – Температуры кипения при атмосферном давлении. Температура кипения , 0С Депрессия ∆tдепр. 0С, К W Концентрация MgCl2 , % III II I 23,98 14,93 11,10 109,68 104,27 102,83 Ли ст14 9,68 4,27 2,83 (17) Из м. Ли ст № докум. Под пись Да та Определим среднюю температурную депрессию КР.18.02.03.ПЗ ∆tдепр=Σ∆tдепрi ∆tдепр=Σ9,68+4,27+2,83=16,78℃ Найдем плотность раствора MgCl2 и запишем их в таблицу 4. Таблица 4 ­ Плотности раствора MgCl2. Концентрация MgCl2 Плотность, кг/м3 11,10 1093,5 14,93 1128,5 23,98 1215,2 Найдем температурные потери от гидростатического эффекта. Определим оптимальную высоту уровня при выпаривании растворов Нопт=[0,26+0,0014∙(pр−ра−pH2O)]∙Hтр где Pр­ра (MgCl2) – плотность раствора, кг/м3 НоптΙ=[0,26+0,0014∙(1093,5−1000)]∙5=1,96м НоптΙΙ=[0,26+0,0014∙(1128,5−1000)]∙5=2,20м НоптΙΙΙ=[0,26+0,0014∙(1215,2−1000)]∙5=2,81м Определим среднее давление Рср(Ι−ΙΙΙ)=Р(Ι−ΙΙΙ)+0,5∙pp(Ι−ΙΙΙ)∙g∙Hопт(Ι−ΙΙΙ) КР.18.02.03.ПЗ № Ли ст15 Из м. Ли ст докум. Да та Под пись Рср(Ι)=0,361∙106+0,5∙1093,5∙9,81∙1,96=0,372МПа Рср(ΙΙ)=0,223∙106+0,5∙1128,5∙9,81∙2,20=0,235МПа Рср(ΙΙΙ)=0,085∙106+0,5∙1215,2∙9,81∙2,81=0,101МПа Определим гидростатическую депрессию ∆tг.эф=tср.кип−tкип (18) (19) (20) Запишем температуры насыщенного пара по корпусам в таблицу 5. Таблица 5 –Температуры насыщенного пара. W I II III Рг , МПа Рср , МПа 0,361 0,223 0,085 0,372 0,235 0,101 Температура насыщенного пара, 0С Средняя температура насыщенного пара, 0С 139,00 122,66 94,60 140,1 124,26 99,35 ∆tг.эфΙ=140,1−139,00=1,1℃ ∆tг.эфΙΙ=124,26−122,66=1,6℃ ∆tг.эфΙΙΙ=99,35−94,60=4,75℃ Σ∆tгэф=Σ1,1+1,6+4,75=7,45℃ № докум. КР.18.02.03.ПЗ Ли ст16 Из м. Ли ст Под пись Да та Определим потери от гидравлических сопротивлений. Потерею разности температур на каждом интервале между корпусами примем в 1℃ tг.с=1∙3=3℃ Определим сумму всех температурных потерь для установки в целом  Σ∆tпот=∆tдепр+∆tгэф+∆tг.с (21) Σ∆tпот=16,78+7,45+3=27,23℃ Определим общую разность температур ∆tобщ=∆tг.п−t0 (22) где t0 – температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе ∆tобщ=151,02−94,60=56,42℃ 4.5 Определим полезную разность температур ∆tпол=∆tобщ−Σ∆tпот ∆tпол=56,42−27,23=29,19℃ Определим температуру кипения в корпусах t(Ι−ΙΙΙ)=tнас.пара+tг.с+tдепр(Ι−ΙΙΙ)+∆tгэф t(Ι)=139,00+1+2,83+1,1=143,93℃ t(ΙΙ)=122,66+1+4,27+1,6=129,53℃ t(ΙΙΙ)=94,60+1+9,68+4,75=110,03℃ 4.6 Определим коэффициенты теплопередачи по корпусам. (23) (24) На основании предварительных расчетов получим следующие данные: К1 = 1140 Вт/м2 ∙ К      К2 = 969 Вт/м2 ∙  К      К3 = 661 Вт/м2 ∙ К       Ориентировочное   соотношение   коэффициентов   теплопередачи   по корпусам при выпаривании водных растворов солей  К1 : К2 : К3 = 1 : 0,85 : 0,7 4.7 Составим тепловой баланс по корпусам Определим расход теплоты в 1 корпусе QΙ=W(Ι)∙r(Ι) QΙ=0,210∙2153,9∙103=4,52∙105Вт Определим расход теплоты во 2 корпусе Из м. Ли ст № QΙΙ=WΙΙ∙rΙΙ−GΙ∙C1∙(tΙ−tΙΙ) докум. Под пись Да та КР.18.02.03.ПЗ Ли ст17 где С­ удельная теплоемкость C=4190∙(1−Xi) C=4190∙(1−0,111)=3724,91 (25) (26) (27) QΙΙ=0,231∙2199,5∙103−0,901∙3724,91∙(143,93−129,53)=¿4,59∙105Вт Определим расход теплоты в 3 корпусе QΙΙΙ=WΙΙΙ∙rΙΙΙ−GΙΙ∙C2∙(tΙΙ−tΙΙΙ) (28) С2=4190∙(1−0,1493)=3564,43 QΙΙΙ=0,253∙2274∙103−0,670∙3564,43∙(129,53−110,03)=¿5,28∙105Вт Определим приход теплоты в 3 корпус Qприх=WΙΙ∙rΙΙ Qприх=0,231∙2199,5∙103=5,08∙105Вт Определим расход греющего пара в 1 корпусе КР.18.02.03.ПЗ Ли ст18 Из м. Ли ст Да та № докум. Gг.п= Под пись QΙ rг.п Gг.п= 4,52∙105 2129,9∙103=0,212кг/с Определим удельный расход пара d= Gг.п Wобщ (29) (30) (31) d=0,212 0,694 =0,306кг/с 4.8   Распределение   полезной   разности   температур   по   корпусам зависит от площади поверхности. Вычислим факторы пропорциональности и запишем их в таблицу 6. Таблица 6 ­ Факторы пропорциональности. Отношение/корпус I II III Qi K 4,52∙105 1140 =397 4,59∙105 969 =474 5,28∙105 661 =799 Ли 1670 ст19 √Qi K∙103 √397∙103=630 √474∙103=689 √799∙103=894 2213 Из м. Ли ст № докум. Всего Да та Под пись Определим полезные разности температур по корпусам для варианта КР.18.02.03.ПЗ равной площади поверхности корпусов ∆ti= ∆tпол∙Q K ΣQ K ∆tΙпол= 29,19∙397 1670 =6,94℃ ∆tΙΙпол= 29,19∙474 1670 =8,29℃ (32) ∆tΙΙΙпол=29,19∙799 1670 =13,97℃ Σ∆tпол=6,94+8,29+13,97=29,20℃ Определим полезные разности температур по корпусам для варианта с минимальной общей поверхностью корпусов ∆t'полi= ∙103 ∆tпол∙Q K ∑ Q ∙103 K ∆t'полI= 29,19∙630 2213 =8,31℃ (33) Из Из м. м. Ли Ли ст ст № № докум. докум. ∆t'полII=29,19∙689 =9,09℃ КР.18.02.03.ПЗ 2213 КР.18.02.03.ПЗ Под Под пись пись Да Да та та Ли Ли ст20 ст21 ∆t'полIII=29,19∙894 2213 =11,79℃ Σ∆t'пол=8,31+9,09+11,79=29,19℃ 4.9 Определим площадь поверхности нагрева для варианта равной площади поверхности корпусов Fi= Qi Ki∙∆tпол FΙ= 4,52∙105 1140∙6,94 =57,13м2 FΙΙ= 4,59∙105 969∙8,29=57,14м2 FΙΙΙ= 5,28∙105 661∙13,97=57,18м2 Определим общую площадь нагрева Fобщ=ΣFi Fобщ=57,13+57,14+57,18=171,45м2 (34) (35) Определим   площадь   поверхности   нагрева   для   варианта   минимальной общей пощади поверхности корпусов F'i= Qi Ki∙∆t'пол F'Ι= 4,52∙105 1140∙8,31 =47,71м2 (36) F'ΙΙ= 4,59∙105 969∙9,09=52,11м2 F'ΙΙΙ= 5,28∙105 661∙11,79=67,75м2  Определим общую площадь нагрева F'общ=ΣF'i (37) F'общ=47,71+52,11+67,75=167,57м2 Принимаем   вариант   равной   площади   нагрева   поверхности   корпусов, обеспечивающей однотипность оборудования Проверим температуру вторичного пара и давления по корпусам. Определим температуру кипения КР.18.02.03.ПЗ Ли ст22 Из м. Ли ст Под пись Да та № докум. tкиппрi=tг.п−tнас (38) tкиппрΙ=151,02−6,94=144,08℃ tкиппрΙΙ=139,00−8,29=130,71℃ tкиппрΙΙΙ=122,66−13,97=108,69℃ Подберем выпарной аппарат по ГОСТ Исполнение2, тип1 и запишем техническую характеристику в таблицу 7 [1]. Таблица 7 ­ Техническая характеристика выпарного аппарата. Площадь нагрева, F,м2 171,45 Длина трубы, мм Диаметр греющей камеры D,мм Диаметр сепаратора Dс , мм Диаметр циркуляционной трубы D1, мм 5000 1600 3800 1000 Высота аппарата На, мм 16500 4.10 Определение толщины тепловой изоляции Определим   толщину   тепловой   изоляции   из   равенства   удельных тепловых потоков через слой изоляции в окружающую среду αв=(tст2−tв)= λн ∆Н∙(tст1−tст2) (39) где  αв ­ коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции к Из Из м. м. Ли Ли ст ст № № Под Под воздуху, м2 пись пись докум. докум. Да Да та та КР.18.02.03.ПЗ КР.18.02.03.ПЗ Ли Ли ст23 ст24     tв ­ температура окружающей среды (воздух), 0С     tст 2 ­ температура со стороны аппарата, 0С λ н – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м*К ∆Н – толщина тепловой изоляции, м Определим   коэффициент   теплоотдачи   от   внешней   поверхности изоляции в окружающую среду αв=9,3+0,058∙tст2 (40 ) tст2=40℃ αв=9,3+0,058∙40=11,62Вт/м2 В   качестве   изоляционного   материала   выбираем   совелит,   который содержит 85% магнезии и 15% асбеста. λсов=0,09Вт/м Тогда, выразим толщину тепловой изоляции  ΔН= λн∙(tстΙ−tст2) αв∙(tст2−tв) (41) где  tст 1 – температура насыщенного пара для 1 корпуса ΔН= 0,09∙(139,00−40) 11,62∙(40−20) =0,038м ∆H=38мм Толщину изоляции примем 38мм, также для 2 и 3 корпуса 5 Расчет вспомогательного оборудования 5.1 Расчет барометрического конденсатора Определим расход охлаждающей воды Gв= WΙΙΙ∙(rгп 3 −Св∙tкон) Св∙(tкон−tнач) где  r  ­ энтальпия пара в барометрическом компенсаторе, кДж/кг; Св – теплоёмкость воды, кДж/(кг*К); Св = 4190 кДЖ/(кг*К); tн ­ начальная температура охлаждающей воды, ºС; tн = 20 ºС; tк ­ конечная температура смеси воды и конденсата, ºС. Из м. Ли ст № tкон=tнас−3℃ докум. Под пись Да та КР.18.02.03.ПЗ Ли ст25 tкон=94,60−3=91,60℃ Gв=0,253∙(2274∙103−4190∙91,60) 4190∙(91,60−20) =1,59кг/с Определим диаметр барометрического конденсатора Dбк=√ 4∙WΙΙΙ pп∙π∙ϑп (42) (43) (44) где  pп  –   плотность   пара,   кг/м3   выбираемая   по   давлению   пара   в конденсаторе Pбк ; ϑп – скорость пара, м/с, принимаем 20 м/с. pп=0,303н/м3 Dбк=√ 4∙0,253 1000∙3,14∙20=231мм По нормалям НИХИММАШ подбираем барометрический конденсатор диаметром dбк = 500 мм с диаметром трубы dбт = 125 мм [4]. Определим скорость воды в барометрической трубе Uв= 4∙(Gв+WΙΙΙ) pв∙π∙d2 Из м. Ли ст № докум. Под пись КР.18.02.03.ПЗ 1000∙3,14∙0,1252=0,150м/с Uв= 4∙(1,59+0,253) Да та Ли ст26 Определим высоту барометрической трубы Hбт= В pвg ∙(1+Σξ+λ∙ Hбт dбт)∙ Uв 2∙g+0,5 где  В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;  – сумма коэффициентов местных сопротивлений; Σξ     λ  – коэффициент трения в барометрической трубе;   (45) (46) Нбт, dбт – высота и диаметр барометрической трубы, м; В=Ратм−Рбк В=9,8∙104−8,5∙104=1,3∙104Па Σξ=ξвх+ξвых=0,5+1,0=1,5 (47) где  ξвх, ξвых – коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё. Uв∙dбт∙pв Re= μв Re=0,150∙0,125∙1000 0,54∙10−3 =34722,22 Из м. Ли ст λ=0,316 Под № 4√Re докум. пись Да та КР.18.02.03.ПЗ Ли ст27 λ= 0,316 4√34722,22 =0,023 Hбт= 1,3∙104 1000∙9,8 ∙(1+1,5+0,023∙ 0,125)∙0,1502 Hбт 2∙9,8 +0,5 Решив уравнение, получаем следующее значение Нбт = 1,83 м (48) (49) (50) Заключение В   ходе   выполнения   курсовой   работы   был   проведён   краткий аналитический обзор литературы. Рассмотрены физико­химические свойства бинарного   неорганического   химического   соединения   магния   с   хлором. Проведен   расчет   трехкорпусной   выпарной   установки   с   естественной циркуляцией раствора, для концентрации водного раствора хлорида магния.  В   ходе   расчёта   материального   теплового   баланса   был   определён удельный   расход   пара,   т.е.   количество   греющего   пара   необходимое   для выпаривания единицы воды из раствора.  По   данным   расчёта   согласно   ГОСТ   11987­81   «Аппараты   выпарные Из м. Ли ст Под пись Да та № докум. трубчатые стальные» по основным техническим параметрам был подобран тип выпарного аппарата.  КР.18.02.03.ПЗ Ли ст28 Согласно   типу   выбранного   аппарата   и   его   техническим   были   определенны   параметры   вспомогательного характеристикам, оборудования, а именно диаметр и высота барометрической трубы. По данным полученным в ходе расчёта был выполнен чертёж выпарного аппарата по его габаритным размерам и начерчена технологическая схема, отображающая полный цикл прохождения раствора магния через установку, с помощью графического редактора AutoCad. Список используемых источников 1. 2. ГОСТ 11981 Аппараты выпарные трубчатые стальные. Дытнерский Ю.И., Борисов Г.С., Брыков В.П. и др., Основные  процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию.  Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2­е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. –  496 с. 3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической  технологии. Изд. 7­е, М.: Химия, 1961. – 816 с. 4. Каталог УКРНИИХИММАШа. Выпарные аппараты вертикальные трубчатые общего назначения. М., ЦИНТИХИМНЕФТМАШ, М.,1972. 5. Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. и др., Справочник  химика: Химическое равновесие и кинетика, свойства растворов, электродные процессы. Изд 2­е, том III, М.: Химия, 1965. – 1000 с. КР.18.02.03.ПЗ докум. Под пись Да та Ли ст29 Из м. Ли ст № Интернет ресурсы:  6.    https://elibrary.ru – Электронная библиотека  7.    https://ru.wikipedia.org – Вода  8.    http://works.doklad.ru  ­ Процессы выпаривания