В вакуум-выпарном аппарате непрерывного действия с естественной циркуляцией раствора (рис. 2) упаривается раствор соли от начальной кон- центрации bн до конечной bк. Вторичный пар конденсируется в поверхно- стном конденсаторе, вода подаётся в конденсатор при температуре 15С, уходит – при 50С. Упариваемый раствор подаётся в выпарной аппарат при температуре t н = 30С, влажность греющего пара x = 0,94. Тепловые потери в окружающую среду принять равными 5 от полезно затраченного тепла. Величину гидравлической депрессии ∆/// на участке выпарной аппарат – конденсатор принять равной 2С. Плотность раствора при отсутствии справочных данных принять в пределах 1200 1300 кг/м3. Конденсат греющего пара в выпарном аппарате и вторичного пара в поверхностном конденсаторе отводится при температуре конденсации. Вода подаётся в конденсатор при температуре t н.к = 15С, уходит – при t к.к = 50С. Коэффициент теплопередачи в поверхностном конденсаторе Кконд. принять в пределах от 400 до 500 Вт/м2К. Барометрическое давление Рбар = 760 мм. рт. ст.
Определить:
Количество выпаренной воды W, кг/с.
Расход греющего пара D, кг/с.
Поверхность нагрева выпарного аппарата F, м 2.
Экономичность выпаривания Э, удельный расход греющего пара d
и удельный паросъём Wуд.
Поверхность теплообмена конденсатора Fк, м 2.
Исходные данные к задаче 5
Исходные данные Вариант
3
Упариваемый раствор К 2СО3
Начальная концентрация bн, 15
Конечная концентрация bк, 45
Производительность по исходному раствору G н, т/ч 21,0
Давление греющего пара Р г.п, ат 1,3
Вакуум на входе в конденсатор Р в, мм. рт. ст. 500
Высота кипятильных труб Нтр, м 6,4
Коэффициент теплопередачи К, Вт/м2К 720
Нужно полное решение этой работы?
Решение
1. Определить количество выпаренной воды W, кг/с.
2. Определить температуру кипения раствора tкип,°С.
tкип = t0 + ∆/ + ∆// + ∆/// ,
где t0 = 72,05 0С [1, табл. LVII] – температура вторичного пара при его давлении на входе в конденсатор Р0 = (Рбар – Рв)/735 = (760 – 500)/735 = 0,35 ат; ∆/ − концентрационная депрессия при давлении в выпарном аппарате; ∆// − гидростатическая депрессия; ∆ /// − гидравлическая депрессия.
∆ / = а ⋅ ∆/ ат,
где ∆ / ат. = 111 – 99,1 = 11,9 – концентрационная депрессия при атмосферном давлении, определяется как разность температуры кипения раствора при конечной концентрации (1, табл. XXXVI) и температуры кипения воды при атмосферном давлении; а – коэффициент, зависящий от абсолютного давления Р1 в выпарном аппарате
.
Р1 (ат) определяется по температуре вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата: t1 = t0 + ∆/// = 72,05 + 2 = 74,05 0С, откуда Р1 = 0,378 ат (1, табл. LVI).
Зависимость коэффициента а от давления в выпарном аппарате:
∆ / = 0,84 ⋅ 11,9 = 10,0
∆ // = t2 – t1,
где t2 = 81,45 0С – температура кипения воды при давлении Р2 в середине труб выпарного аппарата (1, табл. LVII).
где Нур. – высота уровня жидкости в трубах.
Нур. = [0.26 + 0,0014 ⋅ (ρ − ρв)] ⋅ Hтр,
где ρ и ρв – плотность раствора и плотность воды при температуре кипения.
Нур. = [0.26 + 0,0014 ⋅ (1250 − 958)] ⋅ 6,4 = 4,28 м.
Тогда
∆ // = 81,45 – 74,05 = 7,4
tкип = 72,05 + 10 + 7,4 + 2 = 91,45 0С.
3. Рассчитать количество тепла, затрачиваемого на выпаривание Q, Вт.
Q = [Gн ⋅ с ⋅ (tкип
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
