Задание 22)Рассчитать двухкорпусную выпарную установку, с естественной циркуляцией, для концентрирования Gн=3000 кг/ч сахарного раствора от начальной концентрации Вн=10%, до конечной Вк=30% при следующих условиях. Обогрев производится насыщенным водяным паром давлением р1=150кПа Давление в барометрическом конденсаторе р2=20кПа Длина кипятильных труб l=2м, диаметр d=28х2мм Материал – сталь нержавеющая Раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения1.Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяет по основному уравнению теплопередачи Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентрации растворов и их температур кипения по корпусам.2.Производительность установки по выпариваемой воде определяем из уравнения материально баланса W= 3.В первом приближении на основании практических данных, принимаем, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением W1: W2=1,0 :1,1 Тогда W1= W2= 4.Рассчитаем концентрацию раствора корпусам B 1= B2= 5.Общий перепад давлений в установке равен кПа Распределим перепад давлений между корпусами поровну. Тогда давление греющих паров в корпусах равны P1=150 кПа P2=P1-кПа Давление пара в барометрическом конденсаторе =85-65=20 кПа что соответствует заданной величине По давлениям паров, находим их температуры к энтальпии Давление, кПа Температура, Энтальпия, P1=150 t1=131,37 P2=85 t2=95,14 i=2668,6 Pбк=20 tбк=646.Гидродинамическую депрессию в расчетах обычно принимают градуса на корпус вторичных паров в корпусах равны Tвп1=t2+ Tвп2=t
2+ По температурам вторичных паров определяем их давления Температура , Давление ,кПа Энтальпия, t1=96,14 P=90 i=2671,1 t2=65 Р=25,7 i=2105,4 Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности.Давление в среднем слое кипящего раствора Рср каждого корпуса определяется по уравнению: Выберем стандартную высоту кипятильных труб Н=2 м, а коэффицент паронаполнения Е=0,5.Плотность сахарных растворов в корпусах приблизительно равна P1=1054 ; P2=1146 P1ср=90102+103 Па P2ср=25,7101+103 Па Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя Давление, кПа Температура, Теплота конденсации, P1ср=525,4 tср=120,5 r=2251,2 P2ср=564,1 tср=135,2 r=2161,1 Определяем гидростатическую депрессию по корпусам Физико-химическую депрессию раствора рассчитываем по формуле Температуры кипения растворов в корпусах равны Tn=t2+ T2=t2+ 7.Полезные разности температур по корпусам равны Тогда общая полезная разность температур 8.Расход греющего пара и тепловые нагрузки по корпусам определяем из уравнений тепловых балансов по корпусам Q1=D D=0,63 Q1=1478,7 9.Коэффициент теплопередачи по корпусам определяем по уравнению Где Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение q= для первого корпуса установки Для второго корпуса установки 10.Определяем необходимые поверхности теплообмена Площадь поверхности теплообмена корпуса выпарной установки