Температура кипения раствора - Расчет трехкорпусной выпарной установки для выпаривания хлорида кальция
Принимаем, что обогрев производится греющим паром - насыщенным водяным паром давлением РГ1=10*9,81*104ПА=0,981 МПа
Общий перепад давлений в установке равен:
ДРОб=РГ1-РБк=0,981-0,03=0,951 МПа.
По давлениям паров находим их температуры и энтальпии:
Р, МПа. t, °C. Н, кДж/кг.
РГ1=0,981 tГ1=179 Н1=2784
РГ2=0,664 tГ2=162,8 Н2=2768,23
PГ3=0,347 tГ3=138,3 H3=2736,48
РБк=0,03 tБк=68,7 НБк=2631,93
При определении температуры кипения раствора в аппарате исходим из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с принудительной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимаем равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяем при конечной концентрации.
Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости, Температуру кипения раствора в корпусе принимаем соответствующей температуре кипения в среднем слое жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь УД от температурной (Д'), гидростатической (Д") и гидродинамической (Д'") депрессий:
УД=Д'+Д"+Д'"
Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчетах принимают Д"'=1,0 -1,5 °С на корпус.
Примем Д'"=1,0 °С.
Тогда температура вторичных паров в корпусах равна:
TВп1=tГ2+Д'"(1)=162,8+1,0=163,8°С;
TВп2=tГ3+Д'"(2)=138,3+1,0=139,3°С;
TВп3=tБк+?'"(3)=68,7+1,0=69,7°C
Сумма гидродинамических депрессий
У Д'"=1+1+1=3°С
По температурам вторичных паров определим их давления. Они равны соответственно ( в МПа ): РВп1=0,685 МПа; РВп2=0,355 МПа;PВп3=0,028МПа
Определяем гидростатическую депрессию. Давление в среднем слое кипящего раствора PСр равно:
РСр=РВп+с*g*Н*(1-е)/2, (3.4)
Где Н - высота кипятильных труб в аппарате, м;
С - плотность кипящего раствора, кг / м3;
Е - паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе),м3/м3.
Для выбора значения Н необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата F(op). При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с принудительной циркуляцией q=40000-80000 Вт/кв. м.
Примем q=40000 Вт/кв. м. Тогда поверхность теплопередачи ориентировочно равна:
FOp=Q/q=w1*r1/q=0,34*2077,7*103/40000=17,7 м2.
Где r1- теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг, r1=2077,7кДж/кг
По ГОСТ 11987-81 трубчатые аппараты с принудительной циркуляцией и выносной греющей камерой состоят из кипятильных труб высотой 6м при диаметре dн=38 мм и толщине стенки д(ст)=2 мм.
Примем высоту кипятильных труб Н=6 м. При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет е=0,4-0,6.
Примем е =0,5. Плотность водных растворов, в том числе раствора CuСl2 при температуре 21°С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:
С1=1101 кг/м3
С2=1127,65 кг/м3
С3=1179кг/м3
При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением ее с повышением температуры от 21 °С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения е.
Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равно:
Р1ср=РВп1+с1*g*Н*(1-е)/2=68,5*104+1101*9,81*6*(1-0,5)/2=70,12*104 Па
Р2ср=РВп2+с2*g*Н*(1-е)/2=35,5*104+1127,65*9,81*6*(1-0,5)/2=37,16*104 Па
P3ср=PВп3+с3*g*H*(1-е)/2=2,8*104+1179*9,81*6*(1-0,5)/2=4,5*104Па
Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя:
Р, МПа. t, °C. r, кДж/кг.
Р1ср=0,7012 tCp1=165,01 rВп1=2077,7
Р2ср=0,3716 tCp2=140,78 rВп2=2147.3
P3ср=0,045 tСр3=78,7 rВп3=2312,2
В аппаратах с вынесенной греющей камерой с принудительной циркуляцией кипение раствора происходит в трубе вскипания, устанавливаемой над греющей камерой. Кипение в греющих трубах предотвращается за счет гидростатического давления столба жидкости в трубе вскипания. В греющих трубах происходит перегрев жидкости по сравнению с температурой кипения на верхнем уровне раздела фаз. Поэтому температуру кипения раствора в этих аппаратах определяют без учета гидростатических температурных потерь ?"
Температурную депрессию Д' определим по уравнению Тищенко:
Д'=1,62*10-2*Д'(атм)*(Т2)/rВп, (3.5)
Где Т - температура паров в среднем слое кипятильных труб, К;
Д'(атм) - температурная депрессия при атмосферном давлении.
Находим значение Д'(атм1)=2,04; Д'(атм2)=2,91; ?'(атм3)=4,5
Д'(1)=1,62*10-2*Д'(атм1)*(Т12)/rВп1;
Д'(1)=1,62*10-2*2,04*(165,01+273)2/2077,7=3,05°C
Д'(2)=1,62*10-2*Д'(атм2)*(Т22)/rВп2;
Д'(2)=1,62*10-2*2,91*(140,78+273)2/2147,3=3,76°C
- ?'(3)=1,62*10-2*?'(атм3)*(T32)/rВп3; ?'(3)=1,62*10-2*4,5(78,7+273)2/2312,2=3,9°C
Сумма температурных депрессий:
УД'=Д'(1)+Д'(2)+?'(3)=3,05+3,76+3,9=10,71 °С
Температуры кипения растворов равны (в °С):
TК1=tГ2+Д'(1)+Д'"(1)=162,8+3,05+1=166,85
TК2= tГ3+Д'(2)+Д'"(2)=138,3+3,76+1=143,06
TK3=tБк+?'(3)+?"'(3)=68,7+3,9+1=73,6
Похожие статьи
-
Теоретические основы процесса выпаривания Для осуществления процесса выпаривания необходимо теплоту от теплоносителя передать кипящему раствору, что...
-
В химической и смежной с ней отраслях промышленности жидкие смеси, онцентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием...
-
В современных выпарных установках выпариваются очень большое количество воды. Выше было сказано, что в однокорпусном аппарате для выпаривания 1 кг воды...
-
Процесс однократного выпаривания проводят в одном аппарате. Изобразим схематично выпарной аппарат: Рис.1.1. Схема устройства однокорпусного выпарного...
-
Определение поверхности теплопередачи выпарного аппарата Поверхность теплопередачи выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:...
-
Определение средних температур теплоносителей t tКонд. гр. п. ?tМ tНач ?tБ t'Нач F Рис. 1 Температурная схема Где t'Нач - начальная температура...
-
Их относят к группе аппаратов, работающих без циркуляции; процесс выпаривания осуществляется за один проход жидкости по кипятильным трубам, причем...
-
Одна из конструкций таких аппаратов-с центральной циркуляционной трубой. Циркуляция раствора в таких аппаратах вызывается различием плотностей...
-
Расчет выпарного аппарата 3.1.1. Материальный баланс процесса выпаривания. Основные уравнения материального баланса: (1) (2) Где - массовые расходы...
-
Многократное выпаривание проводят в нескольких последовательно соединенных аппаратах, в которых давление поддерживается таким образом, чтобы вторичный...
-
Для обеспечения турбулентного режима номинальная площадь проходного сечения должна быть меньше рассчитанной. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося...
-
Для расчета поверхности теплообмена выпарного аппарата запишем уравнение теплопередачи: Q=KF?tПолезн, (8) Рассчитаем : Где К - КОр - ориентировочный...
-
Наибольшее распространение в химической и смежных отраслях промышленности получили высокопроизводительные выпарные аппараты непрерывного действия,...
-
Теплоотдача при пленочной конденсации водяного пара - Выпаривание раствора хлорида калия
Для водяного пара в случае конденсации на пучке горизонтальных труб осредненный по всему пучку коэффициент теплопередачи можно рассчитать по формуле:...
-
Технологическая часть - Выпаривание раствора хлорида калия
Описание технологической схемы. В однокорпусной выпарной установке подвергается выпариванию водный раствор хлорида калия под вакуумом. Исходный раствор...
-
Подробный расчет теплообменного аппарата, Теплоотдача в трубах - Выпаривание раствора хлорида калия
Теплоотдача в трубах По (/1/, табл. 4.1, стр. 151) находим, что теплоотдача для раствора описывается уравнением: (30), Где - критерий Нуссельта;-...
-
Расчет производительности вакуум-насоса - Выпаривание раствора хлорида калия
Производительность вакуум-насоса GВозд, кг/с определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора: GВозд...
-
Аналитический обзор - Выпаривание раствора хлорида калия
Устройство выпарных аппаратов. Разнообразные конструкции выпарных аппаратов применяемых в промышленности, можно классифицировать по типу поверхности...
-
Введение - Выпаривание раствора хлорида калия
Выпаривание - это процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости. Выпаривание...
-
Разбавленные Растворы неэлектролитов (веществ, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток) обладают рядом свойств, количественное...
-
Расход теплоты на подогрев исходного раствора от температуры t'Нач до температуры tНач найдем по формуле (10), приняв значение теплоемкости раствора при...
-
ВВЕДЕНИЕ - Расчет трехкорпусной выпарной установки для выпаривания хлорида кальция
Выпарный установка хлорид кальций Химическая промышленность - прогрессивная, быстроразвивающаяся отрасль тяжелой индустрии страны. Химия все больше...
-
Выбираем конденсатор с диаметром, равным расчетному, или ближайшему большему / 3, приложение 4.6 /. Барометрический конденсатор: внутренний диаметр dБ....
-
Расчет толщины обечаек Исполнительную толщину тонкостенной гладкой цилиндрической обечайки, нагруженной внешним давлением, рассчитываем по формуле: ,...
-
Расход теплоты, отдаваемой охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе, находим по уравнению: QД=GD - (1+R) - rD, (3.28) Где rD-удельная теплота...
-
Закалочно-испарительный аппарат (Х-1) представляет собой теплообменник смешения. Поток пирогаза охлаждается водой, которая, испаряясь, забирает часть...
-
Свойства растворов неэлектролитов. Замерзание и кипение растворов. Законы Рауля - Основы химии
По наличию или отсутствию электрической проводимости растворы веществ делят на электролиты - проводящие электрический ток, и неэлектролиты - не...
-
Выводы по курсовому проекту, Литература - Выпаривание раствора хлорида калия
В данном курсовом проекте описан процесс выпаривания раствора КCI. В результате проведенных расчетов были выбраны по каталогу следующие аппараты: -...
-
Выпаривание - Изучение методов жидких и газообразных и однородных неоднородных систем
Выпаривание - концентрирование (сгущение) растворов, суспензий и эмульсий (чаще твердых веществ в воде) при кипении. В процессе выпаривания...
-
Тепловой расчет установки, Расчет тепловой изоляции - Колонные аппараты
Расход тепла, отдаваемого охлаждающей водой в дефлегматоре-конденсаторе: Где rD - удельная теплота конденсации паров в дефлегматоре, Дж / кг Удельная...
-
Измерение низких температур - Свойства веществ при низких температурах
Первичным термометрическим прибором для измерения термодинамической температуры вплоть до 1 К служит Газовый термометр . Др. вариантами первичного...
-
Цель расчета Целью расчета является определение размеров основных элементов аппарата, исходя из условий прочности и устойчивости. Расчет ведется согласно...
-
Повышение или понижение уровня в емкостях, разделителях и колоннах может привести к нарушению технологического режима, а недопустимое повышение или...
-
Осмотическое давление раствора - Характеристика основных видов растворов
В 1748 году было обнаружено явление перехода растворителя через мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный, которое назвали...
-
Экспериментальная установка В работе используется прибор для текстурных измерений "Термосорб" серии М, фирмы "КАТАКОН" Серийный №017 Дата выпуска...
-
Исследование снегового покрова. Методика определения ионов Приготовление водной вытяжки Для определения ионов отбираются образцы снегового покрова. Снег...
-
Если к узлу присоединены вырожденные ветви с идеальными источниками ЭДС, обладающими нулевым внутренним сопротивлением, узловое уравнение для такого узла...
-
Расчет основного оборудования, Расчет для действующего типа змеевика - Пиролиз углеводородного сырья
Расчет для действующего типа змеевика Определение размеров реакционного змеевика печи Камера радиации Количество потоков: n = 2; Размер труб, мм: 140х8;...
-
При формировании узловых уравнений следует пронумеровать узлы анализируемой цепи. В качестве опорного узла с индексом "0", относительно которого...
-
Определяли динамическую обменную емкость, полную динамическую обменную емкость и степень отмывки смолы КУ-2 от Cu2+-катионов 5% раствором серной кислоты....
Температура кипения раствора - Расчет трехкорпусной выпарной установки для выпаривания хлорида кальция