Курсовая работа: Выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой
Температура замерзания – 0
; температура кипения – 100; удельная теплота парообразования 2250 КДж/кг.
1.3 Эксплуатация выпарных аппаратов
Процесс выпаривания может производиться периодически или непрерывно. При периодическом выпаривании в аппарат заливается определенное количество раствора, который нагревается до кипения (период подогрева), после чего начинается процесс выпаривания (период испарения воды). В процессе выпаривания непрерывно повышаются концентрация и температура кипения раствора, так как последняя зависит от концентрации. По мере испарения воды уровень раствора в аппарате понижается. Выпаривание ведут до достижения заданной конечной концентрации раствора.
Понижение уровня раствора часто нарушает работу аппарата, поэтому описанный способ проведения процесса обычно видоизменяют следующим образом, начиная с момента закипания раствора, в аппарат непрерывно подают слабый раствор в таком количестве, чтобы уровень раствора не изменялся. При этом способе работы (выпаривание при постоянном уровне) получаемый в конце операции упаренный раствор занимает тот же объем, что и первоначально залитый в аппарат слабый раствор.
Процесс выпаривания может производиться периодически или непрерывно. При периодическом выпаривании в аппарат заливается определенное количество раствора, который нагревается до кипения (период подогрева), после чего начинается процесс выпаривания (период испарения воды). В процессе выпаривания непрерывно повышаются концентрация и температура кипения раствора, так как последняя зависит от концентрации. По мере испарения воды уровень раствора в аппарате понижается. Выпаривание ведут до достижения заданной конечной концентрации раствора.
Понижение уровня раствора часто нарушает работу аппарата, поэтому описанный способ проведения процесса обычно видоизменяют следующим образом, начиная с момента закипания раствора, в аппарат непрерывно подают слабый раствор в таком количестве, чтобы уровень раствора не изменялся. При этом способе работы (выпаривание при постоянном уровне) получаемый в конце операции упаренный раствор занимает тот же объем, что и первоначально залитый в аппарат слабый раствор.
Пленочные выпарные аппараты применяются только для непрерывной работы, они не содержат значительного объема раствора, который непрерывно протекает через аппарат, причем его концентрация и температура изменяются вдоль поверхности теплообмена.
При обслуживании выпарных аппаратов необходимо следить за поддержанием уровня жидкости на определенной высоте. В аппаратах периодического действия уровень жидкости регулируется подводом слабого раствора, а в аппаратах непрерывного действия – отводом упаренного раствора. Количество слабого раствора в аппаратах непрерывного действия поддерживается постоянным и регулируется в зависимости от концентрации упаренного раствора: если последняя понижается, то подачу слабого раствора надо уменьшить, и наоборот. Для отбора проб упаренного раствора на выпарных аппаратах устанавливают специальные пробные краны.
Процесс выпаривания сильно зависит от температуры, которая контролируется термометром, измеряющим температуру раствора в аппарате, манометры измеряют давление греющего и вторичного пара. Необходимый температурный режим устанавливается регулированием подачи греющего пара. Кроме того, при обслуживании выпарного аппарата следят за правильным отводом конденсата и неконденсирующихся газов. Конденсат отводится при помощи конденсатоотводчиков. Для отвода неконденсирующихся газов, содержащихся в греющем паре, в верхней части пространства для греющего пара имеется трубка, через которую эти газы непрерывно или периодически удаляются.
Периодически, по мере загрязнения поверхности теплообмена, выпарной аппарат останавливают для очистки. Очистка производится путем промывки или указанными выше способами.
1.4 Материалы, применяемые для изготовления теплообменников
При выборе и создании теплообменной аппаратуры необходимо учитывать такие важные факторы, как тепловая нагрузка аппарата, температурные условия процесса, физико-механические параметры рабочих сред, условия теплообмена, характер гидравлических соединений, вид материала и его коррозийную стойкость, простота устройства и компактность, расположение аппарата, взаимное направление движения рабочих сред, возможность очистки поверхности теплообмена от загрязнений, расход металла на единицу переданной теплоты и другие технико-экономические показатели.
Экономическое использование качественных материалов, высокий уровень технологии изготовления и полное использование всех достижений теплопередачи дают возможность выбора и создания рациональных теплообменных аппаратов, удовлетворяющих всех перечисленным требованиям.
Химические продукты в той или иной мере всегда вызывают коррозию материала аппарата, поэтому для изготовления их применяются различные металлы (железо, чугун, алюминий) и их сплавы. Наибольшее применение находят стали. Благодаря способности изменять свои свойства в зависимости от состава, возможности термической и механической обработки стали с низким содержанием углерода хорошо штампуются, но плохо обрабатывают резанием.
Добавки других металлов – легирующих элементов – улучшают
качество сталей и придают им особые свойства, например, хром улучшает механические свойства, износостойкость и коррозионную стойкость; никель повышает прочность, пластичность; кремний увеличивает жаростойкость.
Легирующие элементы обозначаются буквами: Х - хром,
Н - никель, М - молибден, Г - марганец, С - кремний, Т - титан, Д - медь, Ю - алюминий и т.д.
Стали обыкновенного качества применяют для изготовления аппаратов, работающих под избыточным давлением до 6 Па при температурах -30° С до + 425° С. Для более жестких условий применяют углеродистые стали улучшенного качества – марок 15К и 20К.
Для повышения термостойкости и прочности применяют низколегированные стали 10Г2С1, 16ГС, 30Х, 40Х, что позволяет использовать аппараты при температурах от -70°С до +550° С.
Для повышения кислотостойкости и жаропрочности аппаратов их изготавливают из хромоникелевых сталей марок О18Н10Т, Х18Н9Т.
Для очень агрессивных сред применяются высоколегированные стали, например ОХ23Н28МЗД3Т.
Кожухотрубные теплообменники применяются в качестве жидкостных и газовых подогревателей, конденсаторов и испарителей.
Они работают при условном давлении до 6,4 МПа и температурах от -30 до +450.
Кожухотрубные теплообменные аппараты общего назначения изготавливают из углеродистой или нержавеющей стали с площадью поверхности теплообмена от 1 до 2000 м. Кожухотрубные теплообменники с наружным диаметром кожуха 159 – 426 мм изготавливают из стандартных труб. Кожухи теплообменников диаметром свыше 400 мм изготавливают сварными из листового проката углеродистой или нержавеющей стали. Кожухотрубные теплообменники с U - образными трубами применяют при температурах от -30°С до +450° С и давлением в пределах 1,6-6,4 МПа.
Стандартные теплообменники изготавливают с диаметром кожуха от 325 до 400 мм. Кожух и распределительная камера могут быть изготовлены из стали ВМСт3Сн или 16ГС, теплообменные трубы – из стали 20, в конденсаторах – из сплава AMr2M.
При температурах теплоносителя выше 400° С применяют легированные марки стали. Трубы для теплообменников выбирают, исходя из агрессивности теплоносителей. Для стандартных теплообменников применяют трубы из углеродистой стали 10 и 20, коррозинностойкой стали ОХ18Н10Т и латуни ЛОМ 70-1-0,06 для конденсаторов применяют трубы из латуни ЛАМш 77-2-0,06.
При использовании агрессивных теплоносителей принимают трубы из стали Х5М, а трубные решетки изготавливают из стали 16ГС или двухслойной стали 16ГС + Х18Н10Т.
1.5 Техника безопасности и охрана окружающей среды
Выпарные установки.