ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.10.2025
Просмотров: 233
Скачиваний: 1
|
|
|
|
|
|
Продолжение таблицы 4.3. |
ü Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор: |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t'В = 15 °С; |
|
Раствор |
Конц. |
|
|
Температура, °С |
|
|
|
|
ü Давление во втором корпусе: PВАК = P2 = 0,101 × 105 Па; |
|||
|
масс. % |
20 |
40 |
|
60 |
80 |
|
100 |
TКИП |
|
|
ü Количество экстра-пара, отбираемого из I корпуса: E1 = |
|
|
|
5 |
0,983 |
0,646 |
|
0,484 |
0,372 |
|
0,303 |
0,297 |
|
|
= 0,2 т/ч = 0,056 кг/с; |
|
KNO3 |
10 |
0,913 |
0,636 |
|
0,479 |
0,371 |
|
0,306 |
0,303 |
|
|
ü Давление греющего пара: PГ = 3,43 × 105 Па. |
|
|
15 |
0,893 |
0,634 |
|
0,474 |
0,376 |
|
0,313 |
0,309 |
|
|
1.3. Схема 2х-корпусной ВУ с указанием символики |
|
|
5 |
1,24 |
0,80 |
|
0,57 |
0,43 |
|
0,350 |
0,34 |
|
|
|
|
|
10 |
1,65 |
1,05 |
|
0,74 |
0,55 |
|
0,44 |
0,42 |
|
|
потоков веществ. |
|
NaOH |
20 |
3,72 |
2,10 |
|
1,34 |
0,93 |
|
0,70 |
0,62 |
|
|
|
|
30 |
13,49 |
4,53 |
|
2,54 |
1,58 |
|
1,08 |
0,86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
40 |
25,9 |
9,00 |
|
4,45 |
2,53 |
|
1,58 |
1,15 |
|
|
|
|
|
50 |
40,0 |
15,1 |
|
7,03 |
3,77 |
|
2,25 |
1,5 |
|
|
|
|
|
5 |
1,05 |
0,69 |
|
0,50 |
0,39 |
|
0,31 |
0,31 |
|
|
|
|
(NH4)2SO4 |
10 |
1,11 |
0,74 |
|
0,54 |
0,42 |
|
0,34 |
0,34 |
|
|
|
|
20 |
1,35 |
0,91 |
|
0,67 |
0,52 |
|
0,42 |
0,41 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
30 |
1,88 |
1,28 |
|
0,95 |
0,75 |
|
0,61 |
0,60 |
|
|
|
|
|
5 |
0,98 |
0,67 |
|
0,49 |
0,38 |
|
0,31 |
0,31 |
|
|
|
|
|
10 |
0,96 |
0,67 |
|
0,50 |
0,40 |
|
0,32 |
0,31 |
|
|
|
|
NH4Cl |
15 |
0,94 |
0,67 |
|
0,51 |
0,41 |
|
0,33 |
0,32 |
|
|
|
|
|
20 |
0,94 |
0,68 |
|
0,52 |
0,41 |
|
0,34 |
0,32 |
|
|
|
|
|
25 |
0,96 |
0,70 |
|
0,53 |
0,42 |
|
0,34 |
0,32 |
|
|
|
|
|
5 |
0,95 |
0,65 |
|
0,47 |
0,37 |
|
0,30 |
0,30 |
|
|
|
|
|
10 |
0,92 |
0,64 |
|
0,49 |
0,38 |
|
0,31 |
0,31 |
|
|
|
|
NH4NO3 |
20 |
0,90 |
0,63 |
|
0,50 |
0,41 |
|
0,34 |
0,34 |
|
|
|
|
30 |
0,89 |
0,66 |
|
0,52 |
0,42 |
|
0,36 |
0,35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
40 |
0,94 |
0,71 |
|
0,56 |
0,47 |
|
0,40 |
0,38 |
|
|
|
|
|
50 |
1,09 |
0,82 |
|
0,64 |
0,54 |
|
0,46 |
0,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1. Технологическая схема 2х-корпусной ВУ. |
|
1.4. Описание технологической схемы ВУ. |
|
Водный раствор сульфата аммония с параметрами S0 = |
|
= 4,72 кг/с; tН = 15 °С, a0 = 14 % масс. поступает в трубное про- |
- 34 - |
- 7 - |
|
www.mitht.ru/e-library |
странство подогревателя (П) (см. рис. 1), где он за счёт теплоты |
|
|
4.3. Вязкость (ν × 106 м2/с). |
|
|
|
|||||||
конденсации греющего пара PГ = 3,43 × 105 Па, подаваемого в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
межтрубное пространство, нагревается до температуры, близ- |
|
Раствор |
Конц. |
|
Температура, °С |
|
|
|
|||||
кой к температуре кипения раствора в I корпусе. Подогретый |
|
масс. % |
20 |
40 |
60 |
80 |
|
100 |
TКИП |
|
|||
раствор поступает в I корпус, обогреваемый греющим паром. |
|
|
5 |
1,034 |
0,693 |
0,501 |
0,396 |
|
0,321 |
0,319 |
|
||
Раствор в трубах, кипит при температуре t1, и в виде смеси |
|
NaCl |
10 |
1,099 |
0,734 |
0,542 |
0,433 |
|
0,344 |
0,339 |
|
||
(пар + жидкость) поступает в сепарационное пространство, где |
|
|
20 |
1,356 |
0,902 |
0,659 |
0,611 |
|
0,418 |
0,393 |
|
||
происходит её разделение на вторичный пар с параметрами W1; |
|
|
5 |
0,998 |
0,664 |
0,493 |
0,385 |
|
0,309 |
0,308 |
|
||
θ1; h1 и упаренный раствор с параметрами S1; t1; a1, которые вы- |
|
NaNO3 |
10 |
1,004 |
0,680 |
0,516 |
0,404 |
|
0,534 |
0,332 |
|
||
водятся из корпуса. |
|
|
|
|
20 |
1,033 |
0,760 |
0,554 |
0,429 |
|
0,342 |
0,333 |
|
|
|
|
|
30 |
1,085 |
0,882 |
0,659 |
0,506 |
|
0,402 |
0,380 |
|
|
Упаренный раствор из I корпуса передавливается во II кор- |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
5 |
1,120 |
0,734 |
0,538 |
0,411 |
|
0,338 |
0,338 |
|
|||
пус. Во втором корпусе происходит его дальнейшее упаривание |
|
|
|
|
|||||||||
|
Na2SO4 |
10 |
1,264 |
0,832 |
0,606 |
0,465 |
|
0,386 |
0,382 |
|
|||
до заданной конечной концентрации aК = a2 за счёт теплоты, от- |
|
|
|
||||||||||
|
|
20 |
1,907 |
1,177 |
0,834 |
0,621 |
|
0,497 |
0,489 |
|
|||
даваемой при конденсации вторичного пара, поступающего из I |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
5 |
1,058 |
0,707 |
0,514 |
0,398 |
|
0,325 |
0,322 |
|
|||
корпуса. Часть вторичного пара из I корпуса в виде экстра-пара |
|
|
|
|
|||||||||
|
CaCl2 |
10 |
1,171 |
0,783 |
0,577 |
0,452 |
|
0,370 |
0,365 |
|
|||
E идёт на производственные нужды. Циркуляция раствора в ап- |
|
|
|
||||||||||
|
|
15 |
1,337 |
0,915 |
0,680 |
0,554 |
|
0,440 |
0,428 |
|
|||
парате может быть естественной или принудительной. Ниже |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
5 |
1,136 |
0,710 |
0,494 |
0,369 |
|
0,301 |
0,288 |
|
|||
приведён расчёт ВУ при естественной циркуляции раствора. |
|
|
|
|
|||||||||
|
MgCl2 |
10 |
1,386 |
0,870 |
0,608 |
0,453 |
|
0,357 |
0,348 |
|
|||
Вторичный пар из II корпуса с параметрами W2; h2; θ2 по- |
|
|
|
||||||||||
|
|
15 |
1,751 |
1,093 |
0,750 |
0,554 |
|
0,432 |
0,413 |
|
|||
ступает в барометрический конденсатор смешения [3], где он, |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
5 |
0,96 |
0,66 |
0,50 |
0,39 |
|
0,31 |
0,31 |
|
|||
контактируя с водой, конденсируется, |
значительно уменьшая |
|
|
|
|
||||||||
|
|
10 |
1,02 |
0,70 |
0,53 |
0,41 |
|
0,32 |
0,32 |
|
|||
свой объем, в результате чего образуется вакуум. |
|
|
|
|
|||||||||
|
Ca(NO3)2 |
20 |
1,30 |
0,86 |
0,62 |
0,48 |
|
0,38 |
0,37 |
|
|||
1.5. Справочные данные греющего пара |
|
30 |
1,90 |
1,20 |
0,82 |
0,62 |
|
0,48 |
0,46 |
|
|||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
40 |
3,04 |
1,86 |
1,27 |
0,93 |
|
0,83 |
0,69 |
|
|||
и исходного раствора. |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
50 |
5,93 |
3,46 |
2,25 |
1,61 |
|
1,22 |
1,07 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
По давлению греющего пара находим [2, 4]: |
|
|
5 |
1,062 |
0,708 |
0,517 |
0,40 |
|
0,325 |
0,320 |
|
||
ü температура греющего пара: TГ = 138 °С; |
|
|
10 |
1,142 |
0,769 |
0,564 |
0,439 |
|
0,360 |
0,350 |
|
||
ü энтальпия пара: hП = 2737 кДж/кг; |
|
|
|
KOH |
20 |
1,368 |
0,934 |
0,693 |
0,546 |
|
0,447 |
0,426 |
|
|
|
|
30 |
1,838 |
1,228 |
0,900 |
0,696 |
|
0,564 |
0,510 |
|
||
ü энтальпия конденсата: hК = 580 кДж/кг; |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
40 |
2,913 |
1,835 |
1,277 |
0,954 |
|
0,749 |
0,645 |
|
|||
ü теплота парообразования: r = 2156 кДж/кг; |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
50 |
5,706 |
3,232 |
2,081 |
1,450 |
|
1,083 |
0,850 |
|
|||
ü теплопроводность конденсата: λ = 0,68 Вт/(м×К); |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
5 |
1,163 |
0,753 |
0,535 |
0,408 |
|
0,326 |
0,326 |
|
|||
ü плотность конденсата: ρК = 925 кг/м3; |
|
|
CuSO4 |
|
|
||||||||
ü вязкость конденсата: μК = 0,195 × 10 |
–3 |
Па×с. |
|
10 |
1,345 |
0,872 |
0,621 |
0,474 |
|
0,379 |
0,377 |
|
|
|
|
|
15 |
1,575 |
0,983 |
0,680 |
0,507 |
|
0,397 |
0,395 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
K2Cr2O7 |
5 |
0,954 |
0,659 |
0,493 |
0,391 |
|
0,322 |
0,321 |
|
|
|
|
|
10 |
0,979 |
0,674 |
0,499 |
0,396 |
|
0,326 |
0,323 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
- 8 - |
|
|
|
|
|
|
- 33 - |
|
|
|
|
|
|
www.mitht.ru/e-library
Продолжение таблицы 4.2.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раствор |
Конц. |
|
|
Температура, °С |
|
|
|
|
|
масс. % |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
TКИП |
|
|
|
|
5 |
1044 |
1037 |
1027 |
1016 |
1003 |
1002 |
|
|
|
10 |
1090 |
1082 |
1073 |
1061 |
1047 |
1045 |
|
|
KOH |
20 |
1186 |
1177 |
1167 |
1154 |
1140 |
1135 |
|
|
30 |
1287 |
1278 |
1266 |
1252 |
1237 |
1225 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
40 |
1393 |
1385 |
1373 |
1357 |
1341 |
1315 |
|
|
|
50 |
1509 |
1498 |
1485 |
1468 |
1450 |
1390 |
|
|
|
5 |
1044 |
1037 |
1020 |
1017 |
1002 |
1001 |
|
|
|
10 |
1090 |
1083 |
1074 |
1062 |
1047 |
1046 |
|
|
K2CO3 |
20 |
1190 |
1180 |
1170 |
1158 |
1143 |
1143 |
|
|
30 |
1298 |
1287 |
1276 |
1264 |
1253 |
1250 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
40 |
1414 |
1403 |
1391 |
1379 |
1367 |
1362 |
|
|
|
50 |
1440 |
1529 |
1517 |
1504 |
1492 |
1483 |
|
|
LiOH |
5 |
1054 |
1047 |
1037 |
1025 |
1013 |
1013 |
|
|
10 |
1107 |
1099 |
1090 |
1078 |
1064 |
1064 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
5 |
1037 |
1029 |
1020 |
1009 |
999 |
999 |
|
|
|
10 |
1076 |
1068 |
1059 |
1047 |
1034 |
1033 |
|
|
Ca(NO3)2 |
20 |
1163 |
1155 |
1144 |
1132 |
1118 |
1116 |
|
|
30 |
1261 |
1252 |
1241 |
1227 |
1212 |
1206 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
40 |
1376 |
1366 |
1354 |
1339 |
1322 |
1316 |
|
|
|
50 |
1510 |
1499 |
1486 |
1469 |
1451 |
1440 |
|
|
|
5 |
1028 |
1021 |
1012 |
1001 |
988 |
988 |
|
|
|
10 |
1057 |
1050 |
1041 |
1030 |
1018 |
1018 |
|
|
(NH4)2SO4 |
20 |
1115 |
1108 |
1098 |
1088 |
1078 |
1077 |
|
|
|
30 |
1172 |
1164 |
1158 |
1154 |
1135 |
1133 |
|
|
|
40 |
1223 |
1220 |
1211 |
1202 |
1191 |
1188 |
|
|
|
5 |
1014 |
1007 |
999 |
987 |
975 |
975 |
|
|
|
10 |
1029 |
922 |
1013 |
1002 |
991 |
989 |
|
|
NH4Cl |
15 |
1043 |
1036 |
1027 |
1016 |
1006 |
1003 |
|
|
|
20 |
1057 |
1050 |
1041 |
1038 |
1021 |
1018 |
|
|
|
25 |
1070 |
1063 |
1054 |
1044 |
1035 |
1031 |
|
|
|
10 |
1039 |
1032 |
1022 |
1014 |
998 |
997 |
|
|
|
20 |
1092 |
1079 |
1062 |
1056 |
1046 |
1045 |
|
|
NH4NO3 |
30 |
1127 |
1115 |
1104 |
1094 |
1082 |
1090 |
|
|
|
40 |
1175 |
1162 |
1151 |
1138 |
1126 |
1122 |
|
|
|
50 |
1225 |
1212 |
1200 |
1187 |
1174 |
1158 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 32 -
Раствор (NH4)2SO4:
üсредняя температура раствора (в первом приближении принимаем температуру подогрева раствора на 25 – 35 °С ниже температуры греющего пара) t'0 = 105 °С:
t = tН +t′0 =15+105 =60_°C; 2 2
ü плотность: ρР = 1073 кг/м3; ü вязкость кинематическая: ν = 0,675 × 10–6 м2/с;
ü теплоёмкость: CP = 3,69 кДж/(кг×К);
ü теплопроводность: λ = 0,618 Вт/(м×К).
Конструкционный материал ВУ:
ü сталь марки ОХ21Н5Т [6]; ü теплопроводность стали: λ = 17,2 Вт/(м×К).
2. РАСЧЁТ УЗЛА КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ РАСТВОРА
2Х-КОРПУСНОЙ ВУ.
2.1. Количество выпариваемого растворителя.
Общее количество выпариваемого растворителя и его рас- пределение по корпусам.
|
æ |
a0 |
ö |
æ |
|
ö |
|
|
W =S |
ç1− |
÷ |
=17000ç1−14 |
÷ |
=11710 кг/ч =3,25_кг/с. |
|||
0 |
è |
a |
2 |
ø |
è |
45 |
ø |
|
ç |
|
÷ |
ç |
|
÷ |
|
||
В первом приближении распределяем количество выпарен- ного растворителя по корпусам одинаково, но с учётом экстра- пара:
ü во II корпусе:
W |
= W −E =11710−200 |
=5750 кг/ч =1,6_кг/с. |
|
2 |
2 |
2 |
|
ü в I корпусе: |
|
|
|
W1 = W – W2 = 11710 |
кг/ч – 5750 кг/ч = 5955 кг/ч = 1,65 кг/с. |
||||
Рабочие концентрации раствора: |
|||||
ü в I корпусе: |
S0a0 |
|
|
4,72×14 |
|
a = |
|
= |
= 21,5 % масс. |
||
S −W |
|
||||
1 |
|
4,72−1,65 |
|||
|
0 |
1 |
|
|
|
ü во II корпусе (проверка):
- 9 -
www.mitht.ru/e-library
a |
|
= |
S0 |
−W1 |
a = 4,72−1,65 |
×21,5= 45 % масс. |
|
2 |
S |
|
|||||
|
|
−W 1 |
4,72−3,25 |
|
|||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
При отклонении конечной концентрации раствора от за- данной необходимо искать ошибку в расчёте.
2.2. Температуры кипения раствора и температурные депрессии.
2.2.1. Стандартные температурные депрессии [2].
Ниже в таблице 1 приведены стандартные температурные депрессии раствора (NH4)2SO4 (при PСТ = 0,981 × 105 Па – атмо- сферное стандартное давление).
Таблица №1. Стандартные температурные депрессии.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а, % |
10 |
20 |
30 |
35 |
40 |
45 |
|
|
δСТ, °С |
0,7 |
1,6 |
2,9 |
3,7 |
4,7 |
5,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Стандартная температурная депрессия в I корпусе (a1 =
= 21,5 %) находится методом интерполяции:
δ1СТ = 1,65 °С.
2.2.2. Определение температуры кипения раствора и температурной депрессии во II корпусе по правилу Бабо.
Температура вторичного пара во II корпусе находится [2]
по P2 = 1,01 × 104 Па:
θ2 = 45,4 °С.
Стандартная температурная депрессия во II корпусе (a2 = = 45 %) δ2СТ = 5,9 °С, тогда температура кипения раствора соот-
ветственно будет равна [2]:
t2СТ = 105,9 °С.
Давление насыщенных паров воды при t2 [2]: PSСТ = 1,25 × 105 Па.
Давление насыщенных паров воды при температуре кипе- ния раствора t2 по правилу Бабо составит:
- 10 -
4.2. Плотность (ρ, кг/м3).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раствор |
Конц. |
|
|
Температура, °С |
|
|
|
|
|
масс. % |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
TКИП |
|
|
|
|
5 |
1034,0 |
1026,8 |
1017,2 |
1005,6 |
992,4 |
992 |
|
|
NaCl |
10 |
1070,7 |
1062,4 |
1052,3 |
1040,5 |
1027,6 |
1027 |
|
|
15 |
1108,5 |
1099,3 |
1088,7 |
1076,8 |
1063,9 |
1063 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
20 |
1149,9 |
1137,7 |
1126,8 |
1114,6 |
1101,7 |
1098 |
|
|
|
5 |
1032,3 |
1024,6 |
1014,6 |
1002,7 |
988,8 |
988 |
|
|
|
10 |
1067,4 |
1058,4 |
1047,9 |
1034,8 |
1020,3 |
1020 |
|
|
NaNO3 |
15 |
1104,2 |
1094,0 |
1082,1 |
1068,7 |
1054,5 |
1053 |
|
|
20 |
1142,9 |
1131,4 |
1118,7 |
1104,7 |
1090,1 |
1088 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
30 |
1225,6 |
1212,2 |
1190,0 |
1183,0 |
1167,4 |
1165 |
|
|
|
40 |
1317,5 |
1302,1 |
1287,6 |
1271,5 |
1255,5 |
1252 |
|
|
|
5 |
1044,2 |
1036,6 |
1027,4 |
1015,7 |
1002,3 |
1002 |
|
|
Na2SO4 |
10 |
1091,5 |
1082,5 |
1072,8 |
1060,9 |
1047,5 |
1047 |
|
|
15 |
1140,6 |
1130,8 |
1120,2 |
1108,8 |
1094,6 |
1094 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
20 |
1191,5 |
1181,9 |
1169,6 |
1156,9 |
1142,0 |
1141 |
|
|
CaCl2 |
5 |
1040 |
1033 |
1024 |
1033 |
1000 |
999 |
|
|
10 |
1084 |
1076 |
1066 |
1055 |
1043 |
1042 |
|
|
|
|
15 |
1129 |
1121 |
1111 |
1100 |
1088 |
1086 |
|
|
|
5 |
1039 |
1033 |
1024 |
1013 |
1001 |
1000 |
|
|
MgCl2 |
10 |
1082 |
1075 |
1066 |
1056 |
1044 |
1043 |
|
|
|
15 |
1125 |
1116 |
1110 |
1100 |
1089 |
1086 |
|
|
CaSO4 |
5 |
1051 |
1043 |
1034 |
1022 |
1010 |
1010 |
|
|
10 |
1107 |
1099 |
1089 |
1077 |
1064 |
1084 |
|
|
|
|
15 |
1168 |
1160 |
1149 |
1136 |
1122 |
1122 |
|
|
|
5 |
1028 |
1021 |
1012 |
1000 |
987 |
987 |
|
|
KNO3 |
10 |
1063 |
1054 |
1044 |
1032 |
1017 |
1016 |
|
|
|
15 |
1098 |
1088 |
1077 |
1063 |
1049 |
1048 |
|
|
K2Cr2O7 |
5 |
1034 |
1026 |
1017 |
1006 |
993 |
993 |
|
|
10 |
1070 |
1063 |
1053 |
1041 |
1029 |
1026 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
5 |
1054 |
1046 |
1036 |
1024 |
1012 |
1010 |
|
|
|
10 |
1109 |
1100 |
1090 |
1077 |
964 |
1062 |
|
|
NaOH |
20 |
1219 |
1208 |
1196 |
1183 |
1170 |
1104 |
|
|
30 |
1328 |
1315 |
1303 |
1239 |
1276 |
1263 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
40 |
1430 |
1416 |
1403 |
1389 |
1375 |
1355 |
|
|
|
50 |
1325 |
1511 |
1497 |
1483 |
1469 |
1430 |
|
|
|
|
|
- 31 - |
|
|
|
|
|
www.mitht.ru/e-library