3. потеря вторичного пара из последнего корпуса, используемого лишь частично в виде тепла охлаждающей воды в смеси с конденсатом при температуре около 50⁰ С;

4. пониженная температура вторичного пара последних корпусов, это требует увеличения поверхности нагрева теплообменной аппаратуры, обогреваемой экстра-паром из выпарной установки.

2. Описание технологической схемы выпарной установки.

Исходный разбавленный раствор из промежуточной ёмкости Е1 подаётся центробежным насосом в теплообменник Т, где исходный раствор подогревается до температуры кипения экстра-паром, отведённым из первого корпуса. Затем раствор подаётся в первый корпус выпарной установки АВ1.

Тип всех корпусов выпарной установки – выпарной аппарат с выносной греющей камерой и кипением в трубках. Здесь выпариваемый раствор поднимается по трубкам камеры, через подъёмную циркуляционную трубу поступает в сепаратор, откуда отделившийся вторичный пар, пройдя через брызгоуловитель, покидает аппарат. Раствор же опускается по нижней циркуляционной трубе в нижнюю часть нагревательной камеры, вновь поднимается по её трубам и т. д. Исходный раствор вводится в спускную циркуляционную трубу, а упаренный - отводится из нижней части сепаратора.

Первый корпус обогревается водяным паром, поступающим с ТЭЦ. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус АВ2. Как уже было ранее сказано, часть вторичного пара - экстра-пар – направляется в качестве греющего в теплообменник Т и на бытовые нужды. Во второй корпус АВ2 направляется частично сконцентрированный раствор из первого корпуса. Аналогично третий корпус АВ3 обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора, поступившего из второго корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения КБ, где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующейся паро-воздушной смеси вакуум-насосом. Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом подаётся в промежуточную ёмкость упаренного раствора Е2.

Конденсат греющего пара из выпарных аппаратов выводится с помощью конденсатоотводчиков.

3. Теплотехнический расчёт выпарных аппаратов.

3.1. Расчёт общего количества выпаренной воды.

W = S₀ *(1-a₀ /a₃ ) = 12000*(1-7/49) = 10285,7кг/ч

Предположим, что с учётом отвода экстра-пара в первом корпусе выпаренная вода между корпусами распределилась следующим образом:

W₂ = W₃ = (W-E₁ )/3 = (10285,7-300)/3 = 3328,5 кг/ч

W₁ = W₂ +E₁ =3328,5 +300 = 3628,5 кг/ч

Найдём концентрации а₁ и а₂ :

W₁ = S₀ *(1-a₀ /a₁ )

a₁ = a₀ /(1-W₁ /s₀ )=7/(1-3628,5/12000) = 10,04% масс.

W₁ +W₂ = S₀ *(1-a₀ /a₂ )

a₂ = a₀ /(1-(W₁ +W₂ )/S₀ )=7/(1-6957/12000)=16,67% масс.

3.2. Расчет депрессий.

3.2.1. Гидравлические депрессии между корпусами принимаем равными 1.5⁰ С.

3.2.2. Температурные депрессии.

Для корпусов 1 и 2 депрессии берутся в предположении, что давления в них мало отличаются от атмосферного: d_{ } и d2 берутся при а₁ и а₂ как стандартные.

а₁ =10,04%масс. d_ =100,4-100,0=0,4⁰ С (1, стр. 37)

а₂ =16,67%масс. d₂ =1,2⁰ С (1, стр. 37)

Для третьего корпуса значения t_3, d₃ и q3 находятся строго, т. к. здесь точно известны концентрация а₃ и давление Р₃ : по правилу Бабо, если нужно, то с поправкой Стабникова В.Н.

Согласно правилу Бабо, отношения давления паров растворителя над раствором Р к давлению паров над чистым растворителем Рs при температуре кипения раствора не зависит от рабочего давления и температуры его кипения:

Р/Рs = (Р/Рs)ст = const

Т. о. Температура кипения раствора 49% (NH₄ )₂ SO₄ при атмосферном давлении

t = 107⁰ С. (3, стр. 510) Рsст = 1,294 бар=1,294*10⁵ Па (2, стр. 17)

Const = (Р/Рs)ст =9,81*10⁴ /1,294*10⁵ = 0,758

Тогда Рs=Р/ const=0,197/0,758=0,260 бар

По (2, стр. 23) находим искомую температуру кипения раствора, равную температуре кипения воды: t₃ = 64,08⁰ С. Найдём q3:Р₃ =0,197 бар, то по (2, стр. 23) q3=58,7⁰ С.