Московский  государственный университет инженерной экологии 
 
 
 
 

Записка выполнена по другим значениям --> использовать в качестве образца 
 

    Кафедра   ПАХТ 
 
 
 
 
 

                                    Курсовой проект 
 
 
 
 
 

                                                                                    Преподаватель

                                                                                                   Жихарев 

                                                                                                 Студентка

                                                                                                    Поганова Е.С.

                                                                                                  Группа И-37    
 
 

            

                                                                                            
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                    Москва  2002

Содержание .

стр

1. Компоновка полной технологической  схемы многокорпусной выпарной              установки  из составляющих ее основных технологических узлов.                     3

2. Технический  расчет выпарной установки                                                                  4

        2.1  Подпрограмма 1                                                                                           4   

        2.2  Подпрограмма 2                                                                                          5

       2.3  Подпрограмма 3                                                                                            8                                

       2.4  Подпрограмма 4                                                                                             10

       2.5  Подпрограмма 5                                                                                            13

   2.6  Подпрограмма 6                                                                                            16

7. Подпрограмма 7                                                                                            23

8. Расчет  барометрического конденсатора                                                     24
9. Расчет производительности вакуум – насоса                                             26
10. Расчет центробежного насоса                                                                      27
11. Теплоизоляция аппарата                                                                              28
12. Расчет теплообменника                                                                                28
3. Прочностной расчет                                                                                                  29
1. Расчет толщины стенки аппарата.                                                               29
2. Расчет опор.                                                                                                    30
3. Расчет закрепления труб в трубной решетке.                                             35
4. Конструкторский расчет                                                                                            36
1. Описание аппарата с выносной греющей камерой                                    36
2. Расчет и Конструирование штуцеров.                                                         37
3. Укрепление отверстий.                                                                                 40
5. Литература.                                                                                                               49

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Компоновка полной  технологической   схемы многокорпусной  выпарной установки  из составляющих ее основных технологических узлов. 

  Полная технологическая схема многокорпусной установки представляет собой совокупность технологических узлов, объединенных в соответствии с целью производства получением упаренного раствора.

   При разработке полной технологической схемы необходимо предусмотреть меры, повышающие надежность работы непрерывно действующей выпарной установки и снижающие капитальные и эксплутационные затраты.

  Известно, что непрерывнодействующие выпарные установки отличаются большой производительностью, возможностью механизации и автоматизации технологического процесса. Однако пуск и остановка непрерывно действующих технологических линий значительно сложнее, чем периодически действующих, следовательно, остановка всей линии из-за выхода из строя одного аппарата недопустима. По этой причине трубопроводные коммуникации выпарной установки должны предусматривать возможность отключения отдельных аппаратов для периодических кратковременных чисток и ремонтов и возможность предотвращения попадания в них горячего раствора и пара при отключении. Все материальные потоки в этом случае направляются в обход отключенного аппарата в оставшиеся работающие аппараты. Возможность быстрого отключения отдельных аппаратов от работающей выпарной установки особенно важна при аварийных ситуациях, возникающих в работающих аппаратах  образование свищей в кипятильных трубках, нарушение герметичности уплотнений и т.д. ).  При проектировании трубопроводной обвязки необходимо обходиться минимальной протяженностью труб и минимумом арматуры. Несоблюдение этого правила может привести не только к значительному росту гидравлических сопротивлений, но и к увеличению   стоимости всей установки.

    С учетом изложенных рекомендаций разработана  схема трехкорпусной прямоточной выпарной установки представленная на лист 1.

   Исходный  раствор со склада готовой продукции  поступает в емкость исходного раствора А7 откуда центробежными насосами Н1, Н2 подается по коммуникации раствора в подогреватель исходного раствора А5. Нагретый в подогревателе до температуры кипения раствор подается в первый корпус А1 выпарной установки. В случае временной остановки подогревателя А5 на чистку или ремонт, последний отключается запорной арматурой, и холодный раствор подается по коммуникации раствора  непосредственно в корпус А1. Разумеется , при отключении подогревателя А5 , производительность установки может снизится, но не произойдет ее остановки.

   Из  корпуса А1 раствор самотеком  (за счет разности давлений) по коммуникации раствора  переходит в корпус А2,  а из корпуса А2 а корпус А3. На приведенной технологической схеме для перепуска раствора из одного корпуса в другой используется общая коммуникация раствора , установленном на ней необходимой запорной арматурой. Это экономит трубы и дает возможность гибко управлять работой установки. Переключая соответствующим образом запорную арматуру можно направлять раствор в обход  любого из корпусов в случае временного его отключения на чистку или кратковременный ремонт (без остановки всей технологический схемы).      

   Из  последнего корпуса раствор направляется в емкости А8, А9 каждая из которых  находится либо под вакуумом - при  заполнении раствором, либо под атмосферным давлением - при перекачке упаренного раствора на дальнейшую переработку.

      Для подвода пара к каждому  корпусу установки используются, паропроводы, составляющие паровую  коммуникацию . Паровая коммуникация 2 обеспечивает возможность временного  отключения любого из аппаратов  установки ( подогревателя А5 и корпусов А1, А2 или А3) при минимальном количестве паровых трубопроводов. Это достигается установкой запорной арматуры  на подводящих паропроводах к каждому аппарату. На паровой коммуникации  устанавливаются также разобщающие вентили  чтобы не допустить смешения греющего пара каждого корпуса с его вторичным паром. При нормальной работе установки вентили на подводящих паропроводах открыты, а разобщающие вентили закрыты.

                      Выпарная установка снабжается  водяной коммуникацией , которая  используется для конденсации пара в барометрическом конденсаторе, подпитки водокольцевых вакуум-насосов, наполнения аппаратов после их чистки.] 
 

2. Технический расчет  выпарной установки

2.1  Подпрограмма 1

 

1. Определяем общее количество выпаренной воды из уравнения материального баланса

2. В первом приближении количество выпаренной воды по корпусам принимаем равным, т.е.

 

 

3) Конечная концентрация раствора по корпусам

Таблица 1. 

2.2  Подпрограмма 2

 

1. По конечным концентрациям раствора   с помощью таблицы  XXXVI [2] определяем “нормальную” (при атмосферном давлении) температурную депрессию 

 

№ корпуса            Концентрация NaOH          

                                                          10.9                                  1.25   

                                                         16.9                                 4.104

                                                        38                                   39.32

     и  рассчитываем суммарную температурную  депрессию

2. Потери  температуры пара между корпусами  за счет гидравлических сопротивлений

    и  суммарные потери составят

3. Суммарная полезная разность температур установки без учета суммы потерь температур за счет гидростатического эффекта

где температура греющего пара;

      температура вторичного пара на входе в конденсатор.

  при давлении греющего  пара 

(таблица LVI [2]).

  при давлении в барометрическом  конденсаторе  (таблица XXXVI [2]).

4. Полезная  разность температур по корпусам в первом прибли-жении принимается равной, т.е.

5. Температура кипения раствора (по корпусам)

   

 

   

6. Температура греющего пара (по корпусам)

   

   

7. Температура вторичного пара (по корпусам)

    

    

    

   По значениям температур вторичного пара из таблиц [2] определяем значения следующих параметров: теплоты парообразования воды ; давления вторичного пара ; плотность воды  .

    №                              

    I            143.908             2745.47             403877.7            922.48

    II           119.762             2207.7               197247.0           943.19

    III           60.4                  2355.96            20336.13            982.80

По значениям  концентраций  и температурам кипения раствора  находим значения плотности раствора по корпусам  .

№                   

                                        

    I                            7.129                                       145.158                      1077.4

    II                           12.414                                     123.866                     1135.55

   III                            48                                           99.72                         1504.6

Таблица 2

 

2.3  Подпрограмма 3

 

1. В связи  с тем, что “нормальная” температурная  депрессия выбрана для атмосферного давления, а давление вторичного  пара по корпусам отличается от атмосферного, то необходимо провести перерасчет температурной депрессии по формуле

    где  температура вторичного пара, К;

          теплота парообразования воды при температуре вто-

          ричного пара кДж/кг.

 
 

2. Суммарная температурная депрессия

     Для определения температурных потерь за счет гидростатического эффекта необходимо рассчитать оптимальный уровень заполнения греющих трубок и давления раствора в аппаратах на уровне половины длины греющих трубок (у середины греющих трубок).

3) Оптимальную высоту заполнения трубок раствором находим      

    по  эмпирической формуле

    где  длина греющих трубок, м.

       

       

       

4) Гидростатическое давление столба у середины греющих трубок

 

5) Давление раствора в корпусах у середины греющих трубок

   

   

   

Таблица 3

 

2.4  Подпрограмма 4

 

      Для определения истинных значений температур греющего пара, вторичного пара, кипения раствора в трубках и на верхнем уровне трубки, полезной разности температур по корпусам необходимо рассчитать температурные потери за счет гидростатического давления.

1. По данным находим по таблице [2] значения температур кипения воды у середины греющих трубок

           №                                                  

                I                            40.89·10⁴                            144.20

                II                           20.31·10⁴                            120.69

                III                          3.496·10⁴                            68.55    

   и рассчитываем значения потерь температур за счет гидроста-                                       тического эффекта (гидростатическую депрессию):

  

  

  

   Суммарные  потери температуры за счет гидростатического эффекта составят

2. Суммарная полезная разность температур для установки

    Для расчета в первом приближении  ориентировочно принимаем соотношение  тепловых нагрузок аппаратов

и соответственно коэффициентов теплопередачи

    Исходя из условия получения  равных поверхностей нагрева  для каждого корпуса установки полезная разность температур по корпусам может быть определена по уравнению

3) Распределение полезной разности температур по корпусам

4)  Температура кипения раствора в трубках составит

       

       

      

5)  Температура кипения раствора на верхнем уровне по корпусам:

           

6. Температура вторичного пара по корпусам:

Таблица 4

 

2.5  Подпрограмма 5

 

    В этой подпрограмме рассчитываем: расход греющего пара, расход выпаренной воды по корпусам, конечные концентрации раствора и в первом приближении тепловые нагрузки аппаратов.