МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУ ВПО «ВГТУ»,ВГТУ)

Авиационный факультет.

Кафедра теоретической промышленной теплоэнергетики

Курсовая работа

По курсу “Тепломассообменное оборудования предприятий (ТМООП)”.

Тема: “Проектирование многоступенчатой выпарной установки”.

Выполнил: студент гр.ПТ-091 Р.А. Шестых

Проверил: В.В.Портнов

Нормоконтролёр: В.В.Портнов

Защищена:____________________ Оценка_________________________

Воронеж 2012

Содержание

Задание на курсовой проект…………………………………………………....2

Замечания руководителя……………………………………………………..... 3

Введение…………………………………………………………………………5

1. Классификация и выбор МВУ…………………………………………....... .7

1.1 Выбор числа ступеней выпаривания………………………………… 7

2. Тепловой расчет МВУ……………………………………………………….10

2.1 Распределение выпариваемой воды по ступеням МВУ…………….. 10

2.2 Концентрация раствора и давление пара по ступеням МВУ……….. 11

2.3 Определение полезного перепада температур по ступеням МВУ…. 13

2.4 Предварительное распределение полезной разности температур

по ступеням МВУ…………………………………………………………... 16

2.5 Определение коэффицента теплопередачи в выпарных аппаратах

МВУ…………………………………………………………………………...19

2.6 Определение расхода пара на первую ступень МВУ…………………37

2.7 Уточнение величины полезной рзности температур по ступеням

МВУ……………………………………………………………………………41

2.8 Поверхность теплообмена выпарных аппаратов………………………43

Заключение………………………………………………………………………46

Библиографический список……………………………………………………. 47

Приложение А – Чертеж выпарного аппарата с естественной циркуляцией..49

Приложение Б – Схема прямоточной МВУ……………………………………50

ВВЕДЕНИЕ

Выпарная установка предназначена для осуществления термического процесса кипения раствора с выделением практически чистого пара растворителя, в результате которого в растворе происходит повышение концентрации растворенного вещества.

Для выполнения проекта выпарной установки необходимо иметь следующие исходные данные:

I. Теплофизические свойства выпариваемого раствора во всем диапазоне изменения концентрации и температуры.

2. Расход начального (слабого) раствора или сгущенного (крепкого) раствора.

3. Начальную и конечную концентрацию раствора и.

4. Температуру раствора, поступающего в Iстепень МВУ,.

Кроме того, могут быть заданы или выбраны следующие дополнительные параметры:

I. Давление и температура греющего пара, поступающего на МВУ,и.

2. Давление в конденсаторе или последней ступени МВУ, .

3. Тип установки.

4. Число ступеней выпаривания МВУ, .

5. Тип выпарных аппаратов.

Основная цель проектирования МВУ – получение продукта высокого качества при минимальных затратах. Достижение этой цели требует анализа и учета большого числа факторов. К важнейшим факторам процесса выпаривания относятся:

1) начальное давление греющего пара (учитывается его стоимость);

2) конечное давление (в зависимости от температуры охлаждающей воды, ее стоимости, режима теплопередачи и качества конечного раствора);

3) число ступеней выпаривания (стоимость пара, воды и электроэнергии для перекачивающих насосов);

4) распределение поверхности теплообмена между корпусами (стоимость МВУ);

5) тип выпарного аппарата (стоимость и продолжительность процесса выпаривания);

6) конструкционные материалы (их влияние на качество сгущенного раствора, продолжительность службы трубок и аппарата, а также его стоимость);

7) коррозия, эрозия и расход электроэнергии (учитывается скорость жидкости в кипятильных трубках);

8) продолжительность ремонтного периода;

9) эксплуатационные расходы;

10) способы подачи слабого раствора и использование систем для рекуперации тепла;

11) стоимость рекуперационных теплообменников;

12) возможность отбора пара из промежуточных ступеней для использования на промышленном предприятии.

Наиболее часто на промышленных предприятиях встречаются аппараты с естественной циркуляцией. К ним относятся аппараты системы Роберта с центральной внутренней циркуляционной трубой и аппараты с внешними циркуляционными трубами, у которых полностью устранен раствора в опускных каналах.

Для того чтобы снизить потери на трение в циркуляционной трубе, площадь сечения циркуляционной трубы должна быть такой же, как и суммарная площадь кипятильных трубок.

Выпарные аппараты с подвесной греющей камерой применяются для выпаривания кристаллизующихся, агрессивных и умеренно вязких растворов. В таких аппаратах вследствие большого течения кольцевого канала между обечайкой и внутренней паровой камерой улучшена циркуляция раствора, а свободная подвеска греющей камеры исключает нарушение герметичности вальцовочных соединений кипятильных труб.

Преимущества аппаратов с естественной циркуляцией:

1. Высокий коэффициент теплопередачи при большой разности температур.

2. Простота механической очистки от накипи.

3. Относительно невысокая стоимость.

Недостатки аппаратов с естественной циркуляцией:

1. Низкий коэффициент теплопередачи при малой разности температур и низкой температуре кипения.

2. Плохая теплопередача при выпаривании вязких жидкостей.

3. Большие производственные площадь и масса.

4. Относительно большое время пребывания продукта в аппарате.

Области применения аппаратов с естественной циркуляцией:

1. Выпаривание чистых растворов.

2. Выпаривание малоагрессивных жидкостей (корпус из химически стойких материалов имеет очень высокую стоимость).

3. Выпаривание растворов, образующих мягкую накипь, допускающую механическую очистку поверхности теплообмена.