Однокорпусная вакуум-выпарная установка для выпаривания раствора хлористого кальция (CaCl2) от ____ до _____ % для производительности по исходному (разбавленному) раствору ______ кг/ч

Аннотация

Выпаривание — это метод химико-технологической обработки для выделения растворителя из раствора, концентрирования раствора, кристаллизации растворенных веществ. Иногда выпаривание проводят до получения насыщенных растворов, с целью дальнейшей кристаллизации из них твердого вещества. Выпаривание широко применяется в химической промышленности. Производство многих продуктов производится в жидкой фазе, в виде суспензий и эмульсий, а для получения целевого продукта жидкую фазу следует удалить. Наиболее простым и производительным способом является тепло и массообмен. Выпаривание принципиально отличается от испарения тем, что при выпаривании обычно осуществляется частичное удаление растворителя из всего объема раствора при его температуре кипения, а испарение происходит с поверхности раствора при любых температурах ниже температуры кипения.

В данном проекте приведен пример проектировки однокорпусной выпарной установки с естественной циркуляцией, с выносной циркуляционной трубой и солеотделением (тип 1 исполнение 3 ГОСТ 11987-81) [1]. В рамках курсового проектирования выполняется расчет и выбор типового тепломассообменного оборудования исходя из заданных  технологических условий. Графическая часть состоит из чертежа общего вида проектируемого оборудования и деталировки ответственного узла.

Институт теплоэнергетики

Кафедра "Энергообеспечение предприятий и

энергоресурсосберегающих технологий"

Специальность: _____________

Группа:_____________

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

"Однокорпусная вакуум-выпарная установка  для выпаривания раствора хлористого кальция (CaCl₂) от ____ до _____ % для производительности по исходному (разбавленному) раствору ______ кг/ч"

Зав. кафедрой __________д.т.н., проф. 

Руководитель________________(должность, ФИО)

Студент _____________________

2017 г.

Институт теплоэнергетики

Кафедра "Энергообеспечение предприятий и

энергоресурсосберегающих технологий"

Специальность: _____________

Группа:_____________

ЗАДАНИЕ

к курсовому проекту

1. Тема _______________________________________________________

(с титульного листа)

2. Срок сдачи: ________________

3. Исходные данные: ____________________________________________

______________________________________________________________

(основные условия проектирования)

______________________________________________________________

4. Содержание расчетно-пояснительной записки: ____________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

5. Перечень графического материала: _____________________________

______________________________________________________________

______________________________________________________________

6. Дата выдачи задания:________________

Руководитель проекта ____________________(должность, ФИО)

Задание принял к исполнению _____________(студент, ФИО)

Таблица № 3

, кг/ч	, %	, %	,	,	,°С
18600	8,2	20,4	1,4	0,4	70

1.  Количество выпариваемой воды (расход вторичного пара)

2. Температурный режим

2.1 Гидравлическая депрессия.

Зададим скорость пара в паропроводе между аппаратом и барометрическим конденсатором:

Параметры пара в конденсаторе при  определим по таблице свойств насыщенного водяного пара (прил. таблица П1 [4]):

 °С, .

Диаметр паропровода:

Выберем ближайший стандартный диаметр трубы из ряда 200, 250, 300, 350, 400, 500 мм (по ГОСТ 3262-75):

Уточним скорость пара в трубе:

Определим гидравлическое сопротивление паропровода по формуле:

, где   - длина паропровода, м;  - коэффициент трения;  - сумма коэффициентов местных сопротивлений (таблица 1).

 Па.

Давление в сепарационной части выпарного аппарата:

Температуру пара при  определим по таблице свойств насыщенного водяного пара (прил. таблица П1):

 °С.

Гидравлическая депрессия:

 °С.

2.2 Температурная депрессия

Определим температуру кипения раствора CaCl₂ при наличии абсолютного давления над раствором .

Рис. 2. Температура кипения водного раствора хлористого кальция под атмосферным давлением (1,033 кгс/см²) [4].

По рис. 2 находим, что 18% водный раствор хлористого кальция под атмосферным давлением (1,033 кгс/см²) кипит при температуре 105,2 °С. При этой температуре давление насыщенного пара воды (прил. табл. П1) .

Отношение давлений пара над раствором  и воды  при одной и той же температуре 105,2 °С:

Согласно правилу Бабо , это отношение сохраняет постоянное значение при всех температурах кипения раствора.

Для искомой температуры кипения раствора при :

, откуда

чему соответствует по табл. П1 температура кипения воды 80,9 °С. Эту же температуру кипения будет иметь и раствор хлористого кальция (18%) при давлении над раствором 0,43 кгс/см²:

°С.

Температурная депрессия раствора:

°С.

Учтем поправку Стабникова. По табл. П2 при  и  =  308,7 мм. рт. ст. поправка Dt = - 0,2 °С. Поправка со знаком минус, потому что теплота растворения хлористого кальция отрицательная. Таким образом,

°С.

Таким образом, конечная температура раствора (температура кипения раствора в сепараторе):

 °С,

2.3 Гидростатическая депрессия

Оптимальная высота уровня раствора в аппарате по водомерному стеклу:

, где  -  высота кипятильных труб, м.

Согласно табл. П6  выберем в качестве первого приближения ряд аппаратов с кипятильными трубами в 4000 м:

 м.

Так как плотности раствора  и воды  надо брать при температуре кипения раствора, пока неизвестной, примем  °С.

Тогда

Здесь  = 1197  ‒ по табл. П3;  = 969  ‒ по табл. П4.

Гидростатическое давление  в середине высоты труб при :

.

Температура кипения воды при 0,56 кгс/см² (табл. П1)  °С.

Относительная погрешность между принятой  и найденной температурой кипения :

%.

Так как  < 5 %, считаем, что  °С.

В случае, если расхождение между температурами превышает 5%, необходимо принять за температуру кипения найденное значение средней температуры и повторить расчет оптимальной высоты и среднего давления до достижения требуемой погрешности.

Гидростатическая депрессия:

 °С.

Таким образом, средняя температура кипения раствора в трубах: