Реферат: Проектирование выпарной установки
Для выпаривания растворов небольшой вязкости ~8 10-3 Па с, без образования кристаллов чаще всего используются вертикальные выпарные аппараты с многократной естественной циркуляцией. Из них наиболее эффективны аппараты с выносной нагревательной камерой и с выносными необогреваемыми циркуляционными трубами.
Выпаривание некристаллизующихся растворов большой вязкости, достигающей порядка 0.1 Па с, производят в аппаратах с принудительной циркуляцией, реже – в прямоточных аппаратах с падающей плёнкой или в роторных прямоточных аппаратах.
В роторных прямоточных аппаратах, как отмечалось, обеспечиваются благоприятные условия для выпаривания растворов, чувствительных к повышенным температурам.
Аппараты с принудительной циркуляцией широко применяются для выпаривания кристаллизующихся или вязких растворов. Подобные растворы могут эффективно выпариваться и в аппаратах с вынесенной зоной кипения, работающих при естественной циркуляции. Эти аппараты при выпаривании кристаллизирующихся растворов могут конкурировать с выпарными аппаратами с принудительной циркуляцией.
Для сильно пенящихся растворов рекомендуется применять аппараты с поднимающейся пленкой.
2. Технологическая часть.
Описание технологической схемы.
В однокорпусной выпарной установке подвергается выпариванию водный раствор хлорида магния под вакуумом.
Исходный раствор MgCl2 из емкости Е1 подается центробежным насосом Н в теплообменник АТ, где подогревается до температуры, близкой к температуре кипения, затем поступает в греющую камеру выпарного аппарата АВ. В данном варианте схемы применен выпарной аппарат с естественной циркуляцией и соосной греющей камерой. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения. Выпариваемый раствор, нагревается и кипит с образованием вторичного пара. Отделение пара от жидкости происходит в сепараторе выпарного аппарата. Освобожденный от брызг и капель вторичный пар удаляется из верхней части сепаратора.
Движение раствора и вторичного пара осуществляется вследствие перепада давлений, создаваемого барометрическим конденсатором КБ и вакуум-насосом НВ. В барометрическом конденсаторе КБ вода и пар движутся в противоположных направлениях (пар – снизу, вода – сверху). Для увеличения поверхности контакта фаз конденсатор снабжен переливными полками. Смесь охлаждающей воды и конденсата выводится из конденсатора самотеком по барометрической трубе с гидрозатвором. Конденсат греющих паров из выпарного аппарата АВ выводится с помощью конденсатоотводчиков КО.
Концентрированный раствор MgCl2 после выпарного аппарата подается в одноходовые холодильники Х1-2, где охлаждается до определённой температуры. Затем концентрированный раствор отводится в вакуум-сборники Е2-3, работающие попеременно. Вакуум-сборники опорожняются периодически (по мере накопления раствора). Далее раствор поступает в емкость упаренного раствора Е5.
3. Технологические расчеты.
3.1 Расчёт выпарного аппарата.
3.1.1. Материальный баланс процесса выпаривания.
Основные уравнения материального баланса:
(1)
(2)
где 
- массовые расходы начального и концентрированного раствора, кг/с;
хнач , хкон – массовые доли растворенного вещества в начальном и концентрированном растворе;
W – массовый расход выпаренной воды, кг/с:
кг/с
3.1.2. Определение температур и давлений в узловых точках технологической схемы .
3.1.2.1 Определение давления и температуры в выпарном аппарате Р1 , t1
Абсолютное давление в сепараторе выпарного аппарата:
(3)
где Ратм – атмосферное давление, ат;
Рвак – вакуум в аппарате, ат.
ат
По давлению Р1 найдем температуру вторичного пара в сепараторе t1 , °С;
/ 3, Табл. LVII /
t1 =89.3 °С
3.1.2.2 . Определение давления и температуры вторичного пара в барометрическом конденсаторе Р0 , t0
.
Зададимся значением гидравлической депрессии из промежутка 0.5-1.5 °С:
Dtгидросопр. =1 °С
Температура вторичного пара в барометрическом конденсаторе t0 , °С:
t0 = t1 -Dtгидросопр. (4)
t0 = 89.3-1=88.3 °С
Давление вторичного пара в барометрическом конденсаторе Р0 , ат, по температуре t0 / 2, табл. LVII /
Р0 =0.674 ат
Найдём конечную температуру в сепараторе.
Переведём значение давления Р1 в Па:
Р1 =0.65 ат=0.674 9.81 104 =6.609 104 Па
Воспользуемся формулой (Приложение 2 п.5)
=89.168 °С