Создан заказ №2854969
5 апреля 2018
Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания S0=16000 кг/час раствора соли Na2SO4 от начальной концентрации а0=10% вес
Как заказчик описал требования к работе:
Задание: сделать решение задач по процессам и аппаратам за 2 дня, красиво оформить. Сколько стоит решение задач пишите точно.
Фрагмент выполненной работы:
Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания S0=16000 кг/час раствора соли Na2SO4 от начальной концентрации а0=10% вес. До конечной а2=23% вес.
Слабый раствор соли подогревается в теплообменнике от tн=150С до tд=890С. Давление греющего пара Ргр=3,8 ата. Вакуум во втором корпусе составляет Рвак=655 мм.рт.ст. Выпарная установка обслуживается барометрическим конденсатором смешения, питающимся водой с температурой tв=120С и W=0,16 м/сек. (работа была выполнена специалистами author24.ru) Из первого корпуса отводится Е=1500 кг/час экстра-пара.
Определить:
1. Расход греющего пара в выпарном аппарате и подогревателе.
2. Поверхности теплообмена подогревателя и выпарного аппарата.
3. Расход охлаждающей воды на конденсатор.
Решение:
Расход греющего пара в подогревателе
Количество теплоты, необходимое для нагрева раствора:
Q=S0·cc·(tд-tн),
где cc – удельная теплоемкость раствора соли, Дж/(кг·0С); по справочной таблице находим, что теплоемкость 10%-го раствора Na2SO4 при температуре ≈200С равна 3530 Дж/(кг·0С)
Q=4,444·3530·(89-15)=1160862 Дж/с=1160862 Вт
Расход греющего пара в подогревателе (принимаем влажность греющего пара w=5%):
Gгр.п.=Qr∙(1-w)=11608622150∙103∙(1-0,05)=0,568кгс=2045кгч,
где r=2150·103 Дж/кг – теплота конденсации насыщенного водяного пара при давлении 3,8 ата (~0,37 МПа, tгп=1400С).
Поверхность теплообмена подогревателя
Принимая противоточную схему движения материальных потоков, определяем температурные условия процесса нагревания раствора в подогревателе:
140→140 (пар)
89←15 (вода)
∆tн=125
∆tк=51
∆tср=∆tн-∆tк2,3lg(∆tн∆tк)=125-512,3lg(12551)=82,640С.
Тепловая нагрузка подогревателя: Q=1240395 Вт.
Согласно практическим рекомендациям, коэффициент теплопередачи К от конденсирующегося пара к водному раствору принимается в пределах от 800 до 3500 Вт/(м2 ·К). Принимаем ориентировочно значение К=1000 Вт/(м2·К) и определяем ориентировочную площадь поверхности подогревателя:
Fор=QпKор∙∆tср=11608621000∙82,64= 14 м2.
Принимаем для дальнейших расчетов одноходовой кожухотрубный теплообменник ТН со следующими техническими характеристиками:
площадь поверхности теплообмена – 18 м2;
диаметр корпуса – 400 мм;
диаметр трубок – 25х2 мм;
длина трубок – 2000 мм;
количество трубок – 121.
Для расчета коэффициента теплопередачи используем уравнение:
Сечение трубного пространства:
fтр=π∙d24∙n=3,14∙0,02124∙121=0,042 м2
Для вертикального теплообменника:
А=0,943∙4λ3∙ρ2∙g∙rμ∙H,
где λ – теплопроводность конденсата пара, λ=0,685 Вт/(м·К);
ρ – плотность конденсата пара, ρ=926 кг/м3;
μ – вязкость конденсата пара, μ=0,196·10-3 Па·с;
r – теплота парообразования водяного пара, Дж/кг; r=2150·103 Дж/кг
Н – высота трубок, м; Н=2 м.
Теплофизические характеристики водяного пара и конденсата (воды) определены при температуре 1400С.
А=0,943∙40,6853∙9262∙9,81∙2150∙1030,196∙10-3∙2=10406
Теплопроводность материала стенки труб (углеродистая сталь) λст=46,5 Вт/(м2·К), поэтому:
δст/λст=0,002/46,5=4,3·10-5 (м2·К)/Вт
Для расчета коэффициента теплоотдачи α2 (от стенки трубы к раствору) определяем по справочным таблицам физико-химические характеристики 10%-го раствора сульфата натрия при его средней температуре в теплообменнике 520С:
плотность – ρ=1076,68 кг/м3;
кинематическая вязкость – v=0,696·10-6 м2/с;
теплопроводность – λ=0,634 Вт/(м2·К);
число Прандтля – 5,05.
Скорость жидкости в трубах:
w=S0∙zρ∙fтр=4,444∙11076,68∙0,042=0,1 м/с
Критерий Рейнольдса движения нагреваемой жидкостив подогревателе:
Re=w∙dv=0,1∙0,0210,696∙10-6=3017
При этом значении критерия Рейнольдса рассчитываем коэффициент Нуссельта по формуле:
Nu=0,008·Re0,9·Pr0,43=0,008·30170,9·5,050,43=21,73
Тогда коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к раствору будет равен:
α2=Nu∙λd=21,73∙0,6340,021=656
Рассчитываем коэффициент теплопередачи К:
К=К13∙82,641/31040643 +4,3∙10-5+1656-1→К=821 Вт/(м2∙К)
Решение уравнения выполнено в программе MathCAD 15.0
Тогда поверхность теплообмена составит:
F=QпК∙∆tср=1160862821∙82,64= 17,11 м2.
Таким образом, выбранный теплообменник (F=18 м2) обеспечивает необходимую площадь теплообмена при нагревании исходного раствора.
Поверхность теплообмена выпарного аппарата
Количество воды, выпариваемое в установке:
W=S0∙1-a0a2=16000∙1-1023=9043кгч=2,512кгс
Количество упаренного раствора на выходе из второго корпуса установки:
S=S0-W=16000-9043=6957 кг/ч=1,933 кг/с
Предварительное распределение W по корпусам выполним с учетом отбираемого экстра-пара (1500 кг/ч=0,417 кг/с):
W2=(W-E1)/2=(2,512-0,417)=1,048 кг/с;
W1=W-W2=2,512-1,048=1,464 кг/с.
Проверка: W2=W1-E1=1,464-0,417=1,047 кг/с.
Концентрация упариваемого раствора по корпусам:
a1=a01-W1S0=0,11-1,4644,444=0,149%
a2=23%.
Температурную депрессию в I корпусе находим как стандартную по а1=14,9% масс (по таблице 1.1 Приложения 1 методического пособия): δст1=10С.
При концентрации а2=23% температура кипения раствора при атмосферном давлении, согласно справочным данным, равна 101,80С, следовательно, стандартная депрессия δст2=1,80С.
Давление насыщенных паров воды при температуре кипения раствора t22=101,80С (при стандартных условиях Рст=100000 Па) составляет Рсст=108806 Па. Рассчитываем константу Бабо по формуле:
С=(Р/Рs)ст=100000/108806=0,92
Тогда давление насыщенных паров воды при температуре кипения раствора будет равно:
Рs=Р2/С=0,101·105/0,92=0,1098·105 Па
По этому давлению в таблицах для насыщенного водяного пара находим температуру кипения раствора во II корпусе t2Б=47,20С...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
6 апреля 2018
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Рассчитать двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия для выпаривания S0=16000 кг/час раствора соли Na2SO4 от начальной концентрации а0=10% вес.jpg
2018-04-09 09:05
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Спасибо автору!Ни каких нареканий только плюсы!Советую к нему обращаться!Выполнил раньше срока!
Хочешь такую же работу?
300 ₽
