Курсовая работа: Процессы и аппараты химической технологии

3.3 Тепловой баланс выпарного аппарата

3.3.1 Расход теплоты на выпаривание

Тепловая нагрузка  выпарного аппарата равна:

 ,                              (3.9)

где  - расход теплоты на нагревание раствора, кВт; - расход теплоты на испарение влаги кВт; - теплота дегидратации. Обычно, эта величина мала по сравнению с другими статьями теплового баланса и ею можно пренебречь;- расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду.

Расход теплоты на нагревание раствора , определяется по формуле:

,                                           (3.10)

где - теплоемкость разбавленного раствора, определяется по формуле:

                 (3.11)

где , , , , - удельная теплоемкость воды, определяется по формуле:

                                            (3.12)

где - температура воды,

.

Тогда по формуле 3.11  будет равна:

и по формуле 3.10 получим:

.

Расход теплоты на испарение определяется по формуле:

                                                    (3.13)

где - энтальпия вторичного пара,  при температуре .

По (/1/, табл. LVI, стр. 548) находим :

.

Теплоемкость воды по формуле 3.12 при температуре  будет равна:

,

тогда по формуле 3.13 находим расход теплоты на испарение:

.

Расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду  ,при расчете выпарных аппаратов принимают 3-5% от суммы . Таким образом,  равняется:

.

Следовательно, количество теплоты, передаваемой от греющего пара к кипящему раствору, по формуле 3.9 равняется:

.

3.3.2 Определение расхода греющего пара

Расход греющего пара  (в кг/с) в выпарном аппарате определяем по уравнению:

,                                                                 (3.14)

где - паросодержание (степень сухости) греющего пара; - удельная теплота конденсации греющего пара,  . Из (/1/, табл. LVII, стр. 550) находим для температуры ,

.

И получаем:

.

Удельный расход греющего пара:

3.4 Расчет греющей камеры выпарного аппарата

Выпарная установка работает при кипении раствора в трубах при оптимальном уровне. При расчете выпарного аппарата мы приняли высоту труб . При расчете установки мы приняли: тепловая нагрузка ; средняя температура кипения раствора хлорида аммония ; температура конденсации сухого насыщенного водяного пара . Для кипящего раствора коэффициент теплопроводности раствора NH4Cl мы рассчитываем по формуле:

,                                               (3.15)

где , - коэффициент теплопроводности воды, :

 ,               (3.16)

.

Тогда по формуле 2.15 получаем:

Средняя разность температур:

Находим  коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося водяного пара к поверхности вертикальных труб по формуле:

,                                           (3.17)

где (/1/, табл. 4.6, стр. 162).

;

Следовательно,

.

Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к кипящему раствору:

,                                           (3.18)

где

,                                       (3.19)

и - соответственно плотности раствора и его пара при средней температуре кипения , К; - динамический коэффициент вязкости, ; - поверхностное натяжение раствора, Н/м, при  и .

Плотность раствора, рассчитанная по формулам 3.6 и 3.7, равна:

;

.

Плотность пара  находим по (/1/, табл. LVI, стр. 548):

.

Таким образом, по формуле 3.19 получаем:

.

Динамический коэффициент вязкости рассчитывается по формуле:

 ,                              (3.20)

где - температура раствора, , , , ; - вязкость воды, :

                                           (3.21)

При средней температуре кипения раствора получаем:

.

.

Поверхностное натяжение берем по (/1/, табл. XXIII, стр. 526) для хлорида аммония 10% концентрации:

.

Подставляя найденные значения в формулу 3.18 получаем:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11