Описаниетехнологическойсхемывыпарнойустановки

Водный раствор нитрата калия со скоростью S₀=11000 кг/ч и начальнойконцентрациейa₀=10%масс.поступаетвтрубноепространствоподогревателя(II), где он за счёт теплоты конденсации греющего пара P_гр=4,2атм,подаваемоговмежтрубноепространствонагреваетсядоt₀=92°C.Подогретыраствор поступает в I корпус (1), обогреваемый греющим паром. Раствор втрубах кипит при температуре t₁и в виде смеси (пар+жидкость) поступает всепараторное пространство, где происходит её разделение на вторичный пар W₁с параметрами θ₁, h₁и упаренный раствор S₁с параметрами t₁, a₁, которыевыводятсяизкорпуса.

Упаренный раствор из I корпуса переходит во II корпус (2). Во II корпусепроисходит его дальнейшее упаривание до заданной конечной концентрацииa₂=52% масс. за счёт теплоты конденсации вторичного пара, поступающего из Iкорпуса. Часть вторичного пара из I корпуса в виде экстра-пара E₁=400 кг/чудаляетсянапроизводственныенужды.Циркуляцияраствораваппаратеестественная.

ВторичныйпарW₂изIIкорпусаспараметрамиθ₂,h₂поступаетвбарометрическийконденсаторсмешения(3),гдеон,контактируясводойстемпературой t'_в=29°C, конденсируется, значительно уменьшая свой объём, врезультатечегообразуетсявакуумP_вак=640мм.рт.ст.(рисунок1).

F – коэффициент теплопередачи, Вт/м²*К;Θ–температуравторичногопара,°C;

δ–депрессия,°C;

S–производительность,кг/с;

W–количествоупариваемойводы,кг/с;

P–давление,МПаилиатмилибар;

r – скрытая теплота парообразования, кДж/кг;α–коэффициенттеплоотдачи,Вт/м²*К;

G–массовыйрасход,кг/с;

ρ–плотностькг/м³;

i,h–энтальпия,кДж/кг;

w–скорость,м/с.

Индексы:

I – порядковый номер;т–температурная;

г–гидравлическая;в– воды;

ст–стенка.

Исходныеданные:

Количество корпусов: 2ВыпариваемырастворKNO₃

Производительность по исходному раствору𝑆𝑆

=11000^кг=3,06^кг

Концентрация раствора:начальная a₀=10% масс.конечная a₂=52% масс.Температурараствора:

навходевподогреватель:t_н=20°C

навходевIкорпус:t₀=92°C

⁰ ч с

Температураохлаждающейводынавходевконденсаторt'_в=29°C

ВакуумP_вак=640мм.рт.ст.

Отбор экстра-пара из I корпуса E₁=400 кг/чДавление греющего параP_гр=4,2атм

1. Физико-химические свойства раствора, водяного пара и егоконденсата

Для теплотехнических расчётов аппаратов требуется знание следующихфизико-химическихсвойств веществ[1,стр.9]:

 температуры кипения раствора при нормальном (атмосферном) давлениивзависимостиотконцентрациирастворённоговещества;

 теплоёмкости, кинематической вязкости и теплопроводности раствора взависимостиоттемпературыиконцентрациирастворённоговещества;

 температуры водяного пара на линии насыщения в зависимости отдавления;

 энтальпии водяного пара на линии насыщения в зависимости оттемпературы(давления);

 теплопроводности, плотности, вязкости, а также теплотыпарообразованияводыналиниинасыщениявзависимостиотдавления.

Подавлениюгреющегопаранаходим[2,стр.66-67,табл.12,13]:

• температуругреющегопара:𝑇𝑇_Г=144,8°𝐶𝐶;

• энтальпияпара:ℎ_П

=2740,35^кДж;

кг

• теплота парообразования:𝑟𝑟=2131^кДж;

кг

• теплопроводность конденсата:𝜆𝜆_К

=0,6845^Вт;

м∗К

• плотность конденсата:𝜌𝜌_К

=922^кг;

_м3

• вязкость конденсата:𝜇𝜇_К=194,4∗10⁻⁶Па ∗с.

РастворKNO₃[1,стр.56-62]:

• температурараствора:𝑡𝑡=92,0 °𝐶𝐶;

• плотность:𝜌𝜌_Р

=1023^кг;

_м3

• вязкостькинематическая:𝜈𝜈=0,3320∗10^−6м2;

с

• теплоёмкость:𝐶𝐶_𝑃𝑃

=3,86^кДж;

кг∗К

• теплопроводность:𝜆𝜆=0,661^Вт.

м∗К