Курсовая работа: Расчет установки для выпаривания водного раствора нитрата кальция
В 1991 году в научно-исследовательском и проектно-конструкторском институте металлургической теплотехники цветной металлургии и огнеупоров изобретен выпарной аппарат для солесодержащих растворов. Служит для упаривания солесодержащих растворов и может быть использован в металлургической, химической и пищевой отраслях промышленности. Аппарат отличается тем, что на конце восходящего циркуляционного трубопровода, обращенном ко второй греющей камере, установлена инжекционная насадка, а вторая греющая камера размещена в нижней части сепаратора. Использование этого изобретения обеспечивает повышение эффективности упаривания за счет превращения прямолинейного движения потока в вихревое, уменьшение брызгоуноса и габаритов аппарата, а, следовательно, уменьшение металлоемкости (смотри Приложение А).
В 2002 году В. П. Черных изобрел выпарной аппарат. Назначение: для извлечения химических веществ в жидком или твердом состоянии из раствора путем удаления жидкого растворителя в виде пара при кипении. Это изобретение отличается от аналогов тем, что патрубок для ввода раствора установлен на крышке. Сосуд выпарного аппарата не имеет «конденсатора», поэтому все рабочее пространство в сосуде используется рационально для осуществления процесса выпаривания раствора. Это повышает удельную производительность аппарата. Выпарной аппарат новой конструкции позволяет получить полимерные металлоорганические соединения редких металлов высокой химической частоты (смотри Приложение Б).
2 Расчет выпарной установки с естественной циркуляцией и вынесенной зоной кипения (согласно заданию).
2.1 Расчет основного оборудования
2.1.1 Расчет материального баланса
Определяем расход вторичного пара и расход конечного раствора.
(1)
, (2)
где W – расход вторичного пара, кг /с;
Gн – расход исходного раствора, кг/с;
Gк – расход упаренного раствора, кг /c;
Gн = 3600 кг/ч (из задания);
xн – содержание растворенного вещества в исходном растворе, кг/кг;
xн = 0.12 кг/кг (из задания);
хк – содержание растворенного вещества в упаренном растворе, кг/кг;
хк = 0.48 кг/кг (из задания).
кг/с
кг/с
кг/с
2.1.2 Определение ориентировочной поверхности теплопередачи
Ориентировочную поверхность теплопередачи Fо , м2 определяют следующим образом:
(3)
где Qо – приблизительный расход тепла на выпаривание, Вт;
qо – приблизительное значение относительной тепловой нагрузки, Вт/ м2 ;
qо = (2…5) 104 Вт/ м2 для аппаратов с естественной циркуляцией.
Принимаем qn = 3×104 Вт/ м2 .
Определяем приблизительный расход на выпаривание:
, (4)
где rбк – удельная теплота парообразования вторичного пара при давлении в барометрическом конденсаторе, равном по условию Рбк = 30000 Па;
rбк = 2336000 Дж/кг; [7]