5

Содержание

Содержание 2

Введение 3

Исходные данные 4

1.Температурный режим работы установки 5

1.1.Предварительный выбор поверхности нагрева выпарных аппаратов 7

1.2.Предварительное распределение выпариваемой воды по корпусам установки 8

1.3.Расчет концентраций на выходе раствора из корпусов установки 10

1.4.Определение температурного режима работы установки 11

1.4.1. Первое приближение 11

1.4.2. Второе приближение 13

1.4.3. Третье приближение 14

1.4.4. Четвертое приближение 15

1.5.Уточнение распределения выпариваемой воды по корпусам установки 16

1.6.Уточнение температурного режима работы установки 20

1.7.Расчет коэффициентов теплопередачи 21

1.8.Уточненный расчет поверхности теплопередачи и выбор выпарных аппаратов 27

2. Расчет вспомогательного оборудования 29

2.1. Расчет барометрического конденсатора 29

2.2. Расчет вакуум-насоса 32

2.3. Расчет подогревателей раствора 33

3. Технико-экономические показатели работы установки 36

Литература 38

Введение

Процессы выпаривания получили широкое распространение во многих отраслях промышленности. Выпарные установки в большинстве случаев размещаются в отдельных зданиях и оснащены многочисленными приборами контроля и средствами автоматизации с весьма сложной схемой регулирования параметров режима работы установки.

В целлюлозно-бумажной промышленности выпаривание применяется для концентрирования щелоков при производстве целлюлозы различными способами, в основном, с целью возврата химикатов в производство. Выпаривание черных щелоков сульфатного производства, содержащих поверхностно-активные вещества, приводящие к образованию пены при его выпаривании, чаще всего проводится в вертикальных пленочных аппаратах с восходящей пленкой, а сульфитных щелоков – в аппаратах с принудительной циркуляцией и, как правило, с вынесенной зоной кипения.

Современные выпарные установки целлюлозно-бумажной промышленности включают 6-9 аппаратов при пяти или шестиступенчатой схеме выпаривания. Питание корпусов раствором, как правило, осуществляется по смешанной схеме. При этом в первых корпусах установки может быть применено выпаривание с тепловым насосом, а отдельные корпуса могут работать при параллельном питании аппаратов раствором.

Исходные данные

1. Выпариваемый раствор сульфитный щелок на натриевом основании

2. Производительность по исходному раствору G=38 т/ч

3. Концентрация раствора: начальная Х_н=13%

конечная Х_к=52%

4. Тип выпарного аппарата 21

5. Число выпарных аппаратов в установке 3

6. Схема питания установки раствором 2-3-1

7. Вакуум в последнем корпусе установки В=80 кПа

8. Начальная температура раствора t_н=55°С

9. Предельно допустимое значение толщины накипи на внутренней поверхности кипятильных труб греющей камеры δ=14 мм

10. Теплопроводность накипи λ=0,8 Вт/К∙м

Рассчитать поверхность выпарных аппаратов и подогревателей раствора, барометрический конденсатор и технико-экономические показатели работы установки.

1.Температурный режим работы установки

На рисунке 1 изображена технологическая схема трехкорпусной выпарной установки. Исходный раствор из бака слабого щелока 11 центробежным насосом 7 подается в циркуляционную трубу корпуса 2 установки, нагретым до температуры кипения в этом корпусе в подогревателе 9. Поскольку абсолютное давление в сепараторе корпуса 2 больше, чем в сепараторе корпуса 3, то из второго корпуса под действием перепада давления щелок поступает в третий корпус самотеком. При этом за счет более высокой температуры поступающего в аппарат щелока (по отношению к температуре его кипения в третьем корпусе) из щелока без подвода теплоты дополнительно удаляется растворитель (вода), т.е. происходит процесс самоиспарения. Подача такого щелока в циркуляционную трубу недопустима, так как образующиеся пары вскипая будут ухудшать условия циркуляции раствора и процесса теплопередачи в аппарате, двигаясь навстречу циркулирующему раствору. Поэтому на схеме подача щелока в корпус 3 осуществляется в сепаратор выше уровня раствора в нем. Из корпуса 3 выпариваемый раствор центробежным насосом 8 подается в циркуляционную трубу корпуса 1. на этом противоточном участке выпарной установки раствор нагревается в подогревателе 10 до температуры кипения в первом корпусе, из которого раствор направляется на дальнейшую переработку.

Подвод теплоты к раствору для обеспечения процесса выпаривания в корпусе 1 осуществляется свежим греющим паром, который называю первичным. Образовавшийся в первом корпусе из раствора соковый пар (вторичный пар) используется в качестве греющего пара во втором, соковый пар второго является греющим для третьего, а соковый пар третьего корпуса конденсируется в барометрическом конденсаторе 4. смесь конденсата и охлаждающей воды отводится по барометрической трубе, а неконденсируемые газы после отделения капель жидкости в ловушке 5 отсасываются вакуум-насосом 6.

Рис. 1. Схема выпарной установки: 1,2,3 – выпарные аппараты (тип 2 исп.1); 4 – барометрический конденсатор; 5 – ловушка; 6 – вакуум-насос; 7,8 – насосы; 9,10 – подогреватели щелока; 11 – бак слабого щелока; 12 – линия чистого конденсата; 13 – линия грязного конденсата

На схеме нанесены в буквенном обозначении массовые расходы по пару (греющему и соковому) и по раствору на входе и выходе из любого корпуса, а также основные теплофизические параметры пара и раствора. При этом первая цифра у любого параметра соответствует номеру корпуса (по ходу пара), а вторая отвечает параметрам на входе в аппарат (цифра 1) или на выходе – (цифра 2).