Пример расчета разности температур показан ниже.

 

Рисунок 12.2 - График к расчету Dt

= tk - t; = .

5. Определить количество пластин в каждой секции:

где f - теплопередающая поверхность одной пластины, м ² .

 

6. Рассчитать общую поверхность теплообменника и привести характеристику аппарата по полученным данным.

Общую поверхность теплообмена определяют по формуле:

F = F_п + F_рег + F_во + F_ро , м² .

Расчетные данные представить в виде таблицы.

Таблица 12.1 – Сводные данные расчета

Показатели	Расчетные данные
Производительность, кг/ч
Температура: начальная сырья пастеризации конечная сырья
Коэффициент регенерации
Температура: горячей воды начальная холодной воды начальная рассола начальная
Количество пластин в секциях пастеризации регенерации охлаждения водой охлаждения рассолом
Общая поверхность теплообмена, м2

 

В дальнейшем по этим данным можно подобрать необходимую охладительно - пастеризационную установку, которые выпускаются серийно.

7. Рассчитать потребность в тепле для пастеризации сырья, холоде - для его охлаждения согласно индивидуальному заданию. Оценить экономию тепла и холода при использовании пастеризационно - охладительной установки.

Таблица 12.2 – Индивидуальные задания для расчетов

№ вар	Производ. т/ч	Вид сырья	С.В., %	tн , оС	tп, оС	tк, оС	с, Дж/кг град	tвгн, оС	tвхн, оС	tрн, оС
		бульон костный	0,2							-2
		то же	0,3							-5
		то же	0,4							-4
		то же	0,5							-2
		то же	0,6							-3
		молоко обезж	9,0							-6
		молоч сывор	6,0							-5
		плазма крови	10,0							-4
		барда паточ	10,0							-5
		хлор. кальц	5,0							-4
		то же	7,0							-3
		то же	10,0							-5
		Молоко обезж	9,0							-5
		молоч сывор	6,0							-4
		плазма крови	8,0							-3
		барда паточ	12,0							-5
		Молоко обезж	14,0							-3

 

РАСЧЕТНО - ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 13

Расчет однокорпусного вакуум-аппарата

Задание

Определить расход теплоты и греющего пара на выпаривание раствора в количестве G₁ кг/ч, его начальная концентрация х₁% масс., конечная х₂ % масс. Температура поступающего раствора t₁ ⁰С, температура кипения раствора t₂ ⁰С, удельная теплоемкость раствора С Дж/кг^.К. Давление в аппарате Р_ВТ МПа. Давление греющего пара Р_Г МПа.

Таблица 13.1 – Индивидуальные задания для расчетов

Вариант	G, кг/ч	С, Дж/кг.К	t1	t2	РГ МПа	РВТ МПа	х1% масс.	х2 % масс.
					0,06	0,016
					0,07	0,017
					0,08	0,018
					0,09	0,019
					0,10	0,020
					0,12	0,016
					0,14	0,017
					0,16	0,018
					0,18	0,019
					0,20	0,020
					0,10	0,016
					0,12	0,017
					0,14	0,018
					0,16	0,019
					0,18	0,020
					0,20	0,016
					0,10	0,018

 

Пример решения задания

Определить расход теплоты и греющего пара на выпаривание раствора в количестве G₁ = 20000 кг/ч, его начальная концентрация х₁ = 25% масс., конечная х₂ = 45% масс. Температура поступающего раствора t₁ = 40⁰С, температура кипения раствора t₂ = 85⁰С, удельная теплоемкость раствора 3450 Дж/кг^.К. Давление в аппарате Р_ВТ = 0,019 МПа. Давление греющего пара Р_Г = 0,14 МПа.

Решение.

1. Масса выпаренной воды находится по формуле

кг/ч.

2. Масса упаренного раствора определяется по формуле

;

кг/ч.

3. Расход теплоты на выпаривание определяется из уравнения

,

где i _ВТ = 2358^. 10³ Дж/кг^.К - энтальпия выбирается из таблиц термодинамических свойств водяного пара (Р_ВТ = 0,019 Мпа) (Приложение 1).

Вт.

4. Расход греющего пара находится по формуле

кг/с кг/ч.

где С_В =4190 Дж/кг^.К – удельная теплоемкость воды; r = 2208^. 10³ Дж/кг - теплота парообразования греющего пара, выбирается из таблицы термодинамических свойств по давлению Р_r.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается процесс выпаривания?

2. Какими методами в промышленности осуществляют выпаривание?

3. Из какого уравнения определяется расход греющего пара?

4. Чем отличается полезная разность температур от общей разности?

5. За счет чего происходит экономия греющего пара в многокорпусных выпарных установках?

6. В чем заключается расчет выпарных установок?

РАСЧЕТНО - ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 14

Расчет многокорпусного вакуум-аппарата

Задание

Выполнить расчет 2-х корпусного циркуляционного вакуум-аппарата для выпаривание раствора в количестве G₁ кг/ч, его начальная концентрация х₁% масс., конечная х₂ % масс.

Температура поступающего раствора t₁⁰С, температура кипения раствора t₂⁰С, удельная теплоемкость раствора С Дж/кг^.К. Давление греющего пара Р_Г МПа.

Таблица 14.1 – Индивидуальные задания для расчетов

Вариант	G, кг/ч	С, Дж/кг.К	tн	t1	РГ МПа	х1% масс.	х2 % масс.
					0,06
					0,07
					0,08
					0,09
					0,10
					0,12
					0,14
					0,16
					0,18
					0,20
					0,10
					0,12
					0,14
					0,16
					0,18
					0,20
					0,10

 

Пример решения задания

Определить расход теплоты и греющего пара на выпаривание раствора в количестве G₁ = 4000 кг/ч, его начальная концентрация х₁ = 5,5% масс., конечная х₂ = 62% масс. Температура поступающего раствора t_н = 40⁰С, температура кипения раствора в первом корпусе t₁ = 65⁰С, удельная теплоемкость раствора С = 3450 Дж/кг^.К. Давление в аппарате. Давление греющего пара Р_Г = 0,06 Мпа

Решение

Тепловой расчет аппарата

1. Производительность по выпаренной воде W = 4000/3600 = 1,111 кг/ с

Из уравнения материального баланса определяем производительность установки по исходной среде (W, кг / с):

W = Gn*(1 – Вн / Вк)

14.1

G_n = 1,111 / (1 – 5,5 / 62) = 1,219 кг / с

Общее количество выпаренной воды состоит из суммы выпаренной воды в каждом корпусе: W = W₁ + W₂

Принимаем соотношение выпаренной воды по корпусам:

W₁: W₂ = 1: 1,1.

Воду, выпаренную в первом корпусе, определяем по уравнению:

W1 = W * 1,0 / (1 + 1,1) 1.111 * 1,0 / (1 + 1,1) = 0,529 кг / с

14.2

Воду, выпаренную во втором корпусе, определяем по уравнению:

W2 = W * 1,1 / (1 + 1,1) = 1,111 * 1,1 / (1 + 1,1) = 0,582 кг / с

Концентрацию упаренного раствора после первого корпуса определяем по формуле:

Вк1 = Gn * Bn / (Gn - W1) = 1,219 * 5,5 / (1,219 – 0,529) = 9,72 %

Концентрацию упаренного раствора после второго корпуса определяем по формуле:

Вк2 = Gn * Bn / (Gn - W1 - W2)

14.3

В_к2 = = 1.219 * 5,5 / (1,219 – 0,529 – 0,582) = 62,08 %.

Соотношение коэффициентов теплопередачи по корпусам принимаем:

К₁: К₂ = 1: 0,7

Для аппаратов циркуляционного типа с принудительной циркуляцией сгущаемого раствора по таблице 1 (приложение А, [13]) К₁ = 2000 Вт/(м² * К).

Тогда К₂ = 1400 Вт / (м² * К).

Режимы сгущения по корпусам выбираем с учетом состава и свойств концентрируемой среды: первый корпус - 65 ⁰С; второй корпус - 60 ⁰С. Температуру греющего пара в первом корпусе (при Р_Г = 0,06 Мпа) t_грп = 85 ⁰С, во втором - 64 ⁰С.

По таблице насыщенного пара находим скрытую теплоту парообразования (r) для каждого корпуса:

r₁ = 2295 кДж / кг; r₂ = 2616 кДж / кг

Рассчитаем тепловую нагрузку по корпусам, используя формулы:

Q1 = W1 * r1,	14.4
Q2 = W2 * r2,Q1 = W1 * r1,	14.5

Q₁ = 0,529 * 2295 = 1214 кДж / с;

Q₂ = 0,582 * 2616 = 1522,5 кДж / с;

Суммарно полезную разность по корпусам рассчитаем по формуле, приняв суммарные потери температуры по корпусам 4 ⁰С:

Dtп = tгрп – tвтп2 - åDtпп,

14.6

Dt_п = 85 - 60 - 4 = 11 ⁰С.

Принимаем, что поверхности нагрева всех корпусов равны между собой. Тогда полезную разность температур определяем по формулам:

Dtп1 = (Dtп * Q1/К1) / (Q1/К1 + Q2/К2)	14.7
Dtп1 = (Dtп * Q2/К2) / (Q1/К1 + Q2/К2),	14.8

Dt_п1 = (11*1214/2000) / (1214/2000 + 1522,5/1400 = 3,94 ⁰ С

Dt_п1 = (11*1522,5/1400) / (1214/2000 + 1522,5/1400 = 7,06 ⁰ С

Определим расчетные площади поверхности нагрева по корпусам по формулам:

,	14.9
,	14.10

F_рм1 = 1214/2,0*3,94 = 154,06 м ²;

F_рм2 = 1522,5/1,4*7,06 = 154,04 м ²

Максимальную расчетную площадь поверхности нагрева получаем путем увеличения расчетной площади на 25 %:

F_р.м. = (154,06 + 154,04) * 1,25 = 385,12 м ².

Выбираем вакуум-выпарную установку по максимальной площади поверхности нагрева (предположим, что выбрали аппарат с поверхностью нагрева 400 м ²).

Рассчитаем фактическую производительность вакуум-выпарной установки по формуле:

,

14.11

G_ф = 1,219 * 400 /385,12 = 1,266 кг / с.

Фактический расход греющего пара рассчитываем по формуле:

,

14.12

D_гр.п. = 0,529 * 3600 * 400 / 385,12 = 1978 кг / ч

Удельный расход греющего пара определяем по формуле:

,

14.13

d = 1978 / 1,111 * 3600 = 0,494 кг / кг

Расход тепла в подогревателе для подогрева среды перед подачей её на сгущение рассчитываем по формуле:

,

14.14

Q_под = 1,266 * 4,078 * 3600 * (67 - 17) = 929294,64 кДж / ч

Количество пара, поступающего в конденсатор из третьего корпуса, рассчитываем по формуле:

D = W2*Fв/ Fрм = 0,582 * 400 / 385,12 = 0,604 кг / с

Конструктивный расчет

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: