Курсова робота
В«Розрахунок випарної установки В»
Завдання
Спроектувати трехкорпусние випарну установку для упарювання 18 т/год розчину NH 4 NO 3 від початкової концентрації 18% до концентрації 48%. Тиск пари, що гріє 6,2 ат. Температура охолоджуючої води 10 0 С, тиск в конденсаторі 0,2 ат. Розчин надходить в перший корпус підігрітим до температури кипіння. Випарні апарати прийняти з виносної камерою. Конденсатор змішувального типу з барометрической трубою.
Випарні установки
Випарювання являє собою термічний процес кипіння розчину з виділенням парів розчинників в практично чистому вигляді (якщо не зважати на уносом рідини); при цьому розчинна нелетку речовина (тверде тіло, наприклад, сіль, або в'язка рідина, наприклад вазелін) залишається в концентрованому вигляді в апараті. Отримувані при випаровуванні пари віддаляються в атмосферу або в конденсується пристрій.
Перетворюватися в пару розчинник може при кипінні рідини або при поверхневому випаровуванні її. У випарних апаратах застосовується більш інтенсивний з цих способів перетворення розчинника в пар, а саме кипіння. вперше випарювання отримало промислове застосування у виробництві цукру, а надалі - у хімічній промисловості. При концентрировании розчинів вода іноді видаляється до 90% початкового ваги.
Припустимо, що є два відкритих судини, обігріваються паром через парові сорочки. У першій посудині знаходиться чиста вода, а в другому - 70%-ний розчин селітри NH 4 NO 3 . Нехай тиск пари, що гріє становить 3,92 . 10 5 Па (4 кгс/см 2 ). Вода закипить при температурі 100 про С; розчин при тому ж тиску закипить тільки при температурі 120 про С. Однак утворюються з цього розчину водяні пари будуть мати температур ту ж, що й у випадку кипіння чистої води, тобто близько 100 про С.
Пониження температури утворюються з розчину водяної пари в порівнянні з температурою кипіння розчину називають фізико-хімічної температурної депресією. Позначивши її через О” t , можемо написати:
,
де t р - Температура кипіння розчину, про С; П… - температура утворюються пари води, про С.
Фізико-хімічна температурна депресія різна для різних розчинів. Вона більше у розчинів речовин з малим молекулярною вагою. Для розчину одного і того ж речовини фізико-хімічна температурна депресія збільшується з підвищенням його концентрації.
Під концентрацією розчину розуміють відношення маси сухої речовини в розчині до загальній масі розчину у відсотках
,
де b - Масова концентрація розчину,%; W - кількість розчинника або води в розчині, кг; G сух - кількість розчиненого або сухої речовини в розчині, кг.
Класифікація випарних апаратів і установок
За принципом роботи випарні установки розділяються на періодично і безперервно діючі. У періодично діючих установках рідина подається в апарат, випарюється до необхідної вищої концентрації, потім упаренний розчин видаляється з апарату. Спорожнений апарат знову наповнюється неконцентрірованним розчином. Періодичне випарювання застосовується при невеликій продуктивності установки або коли згущена рідина не піддається відкачці насосом або в тих випадках, коли потрібно випарувати весь розчинник. В апаратах безперервного дії неконцентрований (слабкий) розчин безперервно відводиться з нього. За порівнянні з апаратами періодично діючими апарати безперервної дії більш економічні в тепловому відношенні, так як в них відсутні втрати, пов'язані з витратою тепла на періодичний розігрів апарату.
У більшості випадків апарати безперервної дії компонуються в так звані багатокорпусні випарні установки, в яких упарюємо розчин послідовно проходить через ряд окремих апаратів. У кожному наступному апараті встановлюється велика концентрація розчину, ніж у попередньому.
За тиском всередині апарату розрізняють випарні апарати, що працюють при надлишковому і атмосферному тисках і вакуумі.
Вакуум застосовується в наступних випадках: а) коли розчин під впливом високої температури розкладається, змінюється колір, запах (наприклад, цукор, молоко), б) коли розчин при атмосферному тиску має високу температуру кипіння, тобто володіє великою фізико-хімічної температурної депресією, і вимагає високих параметрів пари, що гріє (наприклад, розчин аміачної селітри, їдкого калію і т.п.), в) коли гріючий теплоносій має низьку температуру і, отже, потрібно знижувати температуру кипіння розчину, г) для збільшення наявного температурного перепаду в багат...
