Создан заказ №3863732
13 апреля 2019
«Выпарные трубчатые аппараты» Рассчитать и выбрать стандартизованный выпарной трубчатый аппарат согласно исходных данных
Как заказчик описал требования к работе:
Нужен аспирант или преподаватель, чтобы помочь сделать решение задач по процессам и аппаратам, сроки очень сжатые. Отзовитесь, пожалуйста!
Фрагмент выполненной работы:
«Выпарные трубчатые аппараты»
Рассчитать и выбрать стандартизованный выпарной трубчатый аппарат согласно исходных данных:
растворенное вещество – нитрат аммония (NH4)2SO4;
производительность по исходному раствору Gн=52 т/ч;
концентрация раствора начальная хн=8%;
концентрация раствора конечная хк=40%;
температура раствора начальная tн=250С;
давление греющего пара в барометрическом конденсаторе рбк=15 кПа (абс.);
давление греющего пара ргп=140 кПа;
тип/исполнение аппарата - V/I.
Решение:
По уравнениям материального баланса находим производительность по упаренному раствору и выпаренной воде:
Gк=Gн∙xнxк=Gк=52∙840=10,4тч=2,889кгс;
W=Gн-Gк=52-10,4=41,6тч=11,556кгс.
Температура вторичного пара на входе в барометрический конденсатор при рбк=15 кПа по справочным данным составляет tбк=53,5°С. (работа была выполнена специалистами Автор 24) Принимаем гидравлическую температурную депрессию Δ′′′= 1°С, тогда температура вторичного пара в выпарном аппарате:
tвп=tбк+∆///=53,5+1=54,50C
Этой температуре соответствует давление pвп=15,75 кПа и удельная теплота парообразования rвп = 2371,66 кДж/кг.
Оценим тепловую нагрузку:
Q=W∙rвп=11,556∙2371,66=27407 кВт.
Принимаем для аппарата с естественной циркуляцией удельный тепловой поток q = 40 кВт/м2. Тогда по уравнению:
Fop=Qq=27407 40=685,18 м2.
По ГОСТ 11987 – 81 принимаем выпарной аппарат с поверхностью теплообмена F =800 м2, с трубами длиной l = 7 м, диаметром dн=57 мм, толщиной стенок δст= 2,5 мм; материал труб – сталь 08Х18Н10Т.
Ориентировочно принимаем температуру кипения раствора в аппарате на 20°С выше температуры вторичного пара, то есть tк≈ 75°С. Плотность раствора (NH4)2SO4 при 730С и хк=40% составляет 1198 кг/м3. Приняв Нур=0,5·l=0,5·7=3,5 м, найдем дополнительное гидростатическое давление:
∆р//=ε∙ρ∙g∙Нур=0,5∙1198∙9,81∙3,5=20567 Па=20,57 кПа
Таким образом, давление в среднем уровне кипятильных труб составит:
рср=рвп+∆р//=15,75+20,57=36,32 кПа
При этом давлении температура кипения воды tср=73°С. Следовательно, гидростатическая температурная депрессия составит величину:
∆//=tср-tвп=73-54,5=18,50С
Температуру кипения раствора найдем по соотношению Дюринга, приняв в качестве эталонной жидкости воду. Из справочных данных для 40%-ного раствора (NH4)2SO4 найдём давление насыщенного пара при двух температурах: при t1 = 50°С р1= 8,1 кПа, при t2 = 100°С = 59,4 кПа. Этим давлениям соответствуют температуры насыщенного водяного пара θ1 = 41,5°С и θ2 = 85,3°С.
Постоянная величина соотношения Дюринга:
k=t1-t2θ1-θ2=50-10041,5-85,3=1,142.
При температуре насыщения паров воды θ2=tср=730С температура кипения раствора равна t2=tк:
50-tк41,5-73=1,142→tк=860С.
Температурная депрессия составит:
∆/=tк-tср=86-73=130С
Общие температурные потери:
∑Δtпот = 13+18,5 +1 = 32,5°С.
Уточним тепловую нагрузку аппарата:
Q=Gн∙cн∙tк-tн+W∙iвп-cж∙tк;
Q=523,6∙3850∙86-25+11,556∙2600∙103-4190∙86=29273789 Вт,
где сн= 3850 Дж/(кг·К) – теплоемкость 8%-ного раствора при tн = 25°С;
iвп =2600 кДж/кг – удельная энтальпия вторичного пара (прил.10).
Уточняем требуемую поверхность теплопередачи:
Fcp=Qq=2927378940000=731,85 м2,
что удовлетворяет принятому типоразмеру аппарата.
Расход греющего пара равен:
Gгп=Qrгп∙η=292737892233,17∙103∙0,95=13,8кгс.
где rг.п = 2202,32 кДж/кг – удельная теплота парообразования воды при давлении рг.п = 0,14 МПа.
При расчете коэффициента теплопередачи в выпарном аппарате используем метод последовательных приближений на основе принципа постоянства теплового потока. Для определения вида расчётного уравнения коэффициента теплоотдачи α1 со стороны конденсирующегося греющего пара определим величину критерия Рейнольдса стекающей плёнки конденсата:
Reпл=4∙Гμ,
где Γ = G//Π − плотность орошения, кг/(м·с);
G/ = Gг.п/2 −средняя величина расхода конденсата, кг/с;
П – смоченный периметр, м;
μ −вязкость конденсата, Па . с.
При давлении пара рг.п= 0,14 МПа температура конденсата tгп=109°С и его вязкость μ = 0,255⋅10–3 Па·с.
Смоченный периметр определим из характеристики аппарата как:
П=F/l=800/7=114,29 м.
Г=Gгп2∙П=13,82∙114,29=0,06 мкг∙К;
Reпл=4∙0,060,255∙10-3=941,176<1600.
Таким образом, для расчёта коэффициента теплоотдачи при конденсации пара на наружной поверхности вертикальных труб можно использовать формулу:
α1=1,15∙4λ3∙ρ2∙g∙rμ∙H∙∆t
Для низковязких жидкостей допускается изменением вязкости и теплопроводности пренебречь и принять εt =1. В этом случае определяющей является температура конденсации 1090С. При этой температуре конденсат имеет следующие физико-химические характеристики: λ = 0,685 Вт/(м⋅К); ρ=951,44 кг/м3; r=2202,32 кДж/кг. Разность температур между греющим паром и стенкой в первом приближении примем равной Δt1 = tг.п – tст1 = 2 К.
Подставив в расчётное уравнение известные величины, получим
α1=1,15∙40,6853∙951,442∙9,81∙22023200,255∙10-3∙7∙2=7450Втм2∙К.
Согласно рекомендациям, принимаем термическое сопротивление загрязнений стенки от водяного пара rз1=1,7·10-4 (м2·К)/Вт, от раствора – rз2 = 2⋅10−4 (м2 ⋅К/Вт) . Коэффициент теплопроводности стали 08Х18Н10Т λст =16,3 Вт/(м·К)...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
20 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
14 апреля 2019
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
«Выпарные трубчатые аппараты»
Рассчитать и выбрать стандартизованный выпарной трубчатый аппарат согласно исходных данных.jpg
2020-11-24 13:10
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
4.8
Положительно
Задача решена правильно, чётко, быстро и с пояснениями. Спасибо! Будем обращаться
Хочешь такую же работу?
300 ₽
