Реферати українською » Промышленность, производство » Конструювання випарної установки


Реферат Конструювання випарної установки

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Зміст

 

Запровадження

1.1 Літературний огляд з теорії і технології процесувипарки

1.2 Обгрунтування вибору і опис технологічної схеми

1.3 Вибір конструкційних матеріалів апаратів

2.1 Матеріальний баланс установки

2.2 Тепловий розрахунок установки

2.3 Визначення витрати що гріє пара

2.4 Визначення поверхні теплопередачі, вибір типувипарного апарату

2.5Расчет і вибір допоміжного устаткування (насос,конденсатоотводчик, барометричний конденсатор)

2.6Расчет діаметрів трубопроводів іштуцеров

2.7Расчет товщини теплоізоляційних покриттів

2.8Расчет і вибір теплообмінника вихідної суміші

3. Найвища вимога техніки безпеки при експлуатаціївипарних установок

Список використовуваної літератури


Запровадження

 

>Випаривание — термічний процес концентрування розчинів твердих речовин, під час кипіння і частковому видаленні рідкого розчинника як пара. У хімічної промисловості та суміжною із нею галузях промисловості рідкі суміші, концентрування яких здійснюється випарюванням, відрізняються більшою розмаїтістю як фізичних параметрів (в'язкість, щільність, температура кипіння, величина критичного теплового потоку та інших.), і інших характеристик (>кристаллизующиеся, пінні,нетермостойкие розчини та інших.). Властивості сумішей визначають основні вимоги до місцевих умов проведення процесу (>вакуум-випаривание, прямо- іпротивоточние, одне- імногостадийниемногокорпусниевипарние установки), і навіть до конструкціямвипарних апаратів. У техніці процес випарювання (>упаривания) набув широкого поширення, оскільки багато речовини (цукор, поварена сіль, лужні метали, аміачна селітра і ще) одержують у вигляді слабких водних розчинів, а готовому для споживання, зберігання або транспорту вигляді повинно бути в цілому або частковообезвожени. Отже,випарная установка є важливим елементом устаткування багатьох підприємств хімічної, харчової та інших галузей промисловості. Від правильного її розрахунку і конструювання часто нормальна робота цеху чи заводи на цілому. У випадку вибір схемивипарной установки є саме оптимального пошуку істини та виконуватися техніко-економічним порівнянням різних варіантів з допомогою ЕОМ. Вперше випарювання, як технологічний процес одержало застосування у виробництві цукру. У Росії її в 1802 р. побудували перший цукровий завод із застосуваннямупаривания цукрового сиропу. Глибоке наукове обгрунтування і аналіз процесіввипарки дано в 1915 р. російським ученим І. А. Тищенко у монографії "Сучаснівипарние апарати та його розрахунок".


>1.1.Литературний огляд з теорії і технології процесувипарки

>Випаривание – термічний процес концентрування розчинів твердихнелетучих речовин під час кипіння і видаленні рідкогонелетучего розчинника як парів.Випаривание застосовують для концентрування розчинів у виробництві мінеральних солей, органічних напівпродуктів і добрив, білково-вітамінних концентратів, кормових дріжджів та інших продуктів, і навіть для регенерації різних розчинів (для повернення в технологічний цикл) і термічного знешкодження промислових стоків.

>Растворитель може перетворюватися на пар під час кипіння рідини або за поверхневому її випаровуванні. Увипарних апаратах застосовується інтенсивніший з цих способів перетворення розчинника на пару, саме кипіння. Вперше випарювання одержало промислове застосування у виробництві цукру, кому надалі й у хімічної промисловості. Приконцентрировании розчинів вода іноді видаляється до 90% початкового ваги.

У елементарному вигляді процес випарювання можна здійснити у простій дії відкритому чи закритому посудині, наповненому розчином, при підводі щодо нього тепла для кипіння і відведення які виникають парів у повітря чиконденсирующее пристрій.

>Випарние апарати за принципом праці та конструктивного оформленню мають багато зиспарителями, застосовуваними на електростанціях. Але процесвипарки водних розчинів ввипарних апаратах має принципова відмінність од процесу кипіння чиста виспарителях.

Зниження температури які виникають з розчину водяних парів проти температурою кипіння розчину називають фізико-хімічної температурної депресією. Окресливши її через 1, можемо написати


1 =tр

деtр – температура кипіння розчину, 0З;

> – температура які виникають водяної пари, 0З.

>Физико-химическая температурна депресія різна до різних розчинів. Вона більше в розчинів речовин малиммолекулярним вагою. Для розчину однієї й тієї ж речовини фізико-хімічна температурна депресія збільшується на підвищення його концентрації.

Під концентрацією розчину розуміють ставлення маси сухого речовини в розчині до спільної масі розчину у відсотках

де b – масова концентрація розчину, %;

W – кількість розчинника чи води в розчині, кг;

Gсухий. – кількістьрастворенного чи сухого речовини в розчині, кг.

Привипарке вагу сухого речовини в розчині залишається постійним, а кількість розчинника (води) зменшується, а концентрація розчину збільшується

Насправді випарювання часто ведуть й під вакуумом й під тиском. У разі фізико-хімічна температурна депресія то, можливо обчислена поприближенной формулі І.А. Тищенко

де 1 – бажана фізико-хімічна температурна депресія при тиску випарювання;

∆’1 – депресія, узяте з таблиць, при атмосферному тиску;

Т – температура кипіння чистого розчинника, 0До;

>r – прихована теплотапарообразования для води при тиску випарювання, кДж/кг.

Наявність фізико-хімічної температурної депресії знижує корисну різницю температур між первинним і вторинним пором ввипарном апараті.

З підвищенням концентрації розчину збільшуються його в'язкість, щільність і температурна депресія і знижуютьсятеплоемкость і теплопровідність.

>Удельнуютеплоемкость розчину визначають за такою формулою,кДж/(кг*0З)

де зсухий. – питоматеплоемкость безводногонелетучего речовини, розчин якоговипаривается (визначається за довідником),кДж/(кг*0З);

зв –теплоемкость води, зв = 4,19кДж/(кг*0З);

b – відсотковий вміст речовини в розчині.

У результаті збільшення в'язкості розчинів і зниження їх теплопровідності ітеплоемкости зменшується і коефіцієнт тепловіддачір відгреющей стінки до киплячому розчину.

1.2 Обгрунтування вибору і опис технологічної схеми виробництва

 

У промисловості застосовуютьсямногокорпусниевипарние установки, щоб забезпечити економію що гріє пара. Зі збільшенням числа корпусів зменшується питома витрата пара, але збільшується вартість установки.

Вибір числа щабліввипарной станції виготовляють основі техніко-економічних розрахунків.

>Випарная станція можекомпоноваться з однієї, двох і більше паралельно діючихвипарних установок.

Розрізняють такі схемивипарних установок:

1. щодо тиску вторинного пара у вищій щаблі: а) працюючі під розрідженням; б) під тиском; в) приухудшенном вакуумом.

2. залежно від технології обробки розчину привипарке: а)одностадийние; б)многостадийние. Умногостадийних установкахсгущенний розчин відбирають звипарной встановлення і іде для додаткової обробки (відстоювання, фільтрація), та був знову вступає увипарние апарати задля її подальшого згущення.

3. по взаємному напрямку потоків що гріє пара івипариваемого розчину: а) прямоточні; б)противоточние; в) з паралельним харчуванням розчину; р) зі змішаним струмом.

За принципом роботивипарние установки поділяються на безупинно і періодично діючі.

У установках безперервного діїнеконцентрированний (слабкий) розчин безупинно подається в апарат, аупаренний (міцний) розчин безупинно відводиться потім із нього.

У апаратах періодичної дії рідина подається в апарат,випаривается до необхідної, вищої концентрації, потімупаренний розчин видаляється з апарату.Опорожненний апарат знову заповнюєтьсянеконцентрированним розчином. Періодичне випарювання застосовується у установках невеличкий продуктивності, колисгущенная рідина не піддається відкачування насосом, або у тому випадку, коли необхідно випарити весь розчинник.

Апарати безперервного дії більш економічні в тепловому відношенні, що у них відсутні втрати, пов'язані з витратою теплоти на періодичний розігрів апарату. Найчастіше апарати безперервного дії компонуються вмногокорпусниевипарние установки, які становлять кількасоединенних друг з одним апаратів (корпусів), працюючих під тиском,понижающемуся в напрямі від першого корпусу до останнього. У кожному наступному корпусі встановлюється велика концентрація розчину, аніж у попередньому.

По тиску всередині апаратувипарние установки поділяються на працюючі при надмірному і атмосферному тиску і вакуумі.

Вакуум ввипарних апаратах застосовується у наступних випадках:

1. коли розчин під впливом температури розкладається, змінює колір, запах.

2. коли розчин при атмосферному тиску має високий температуру кипіння, тобто. має великий фізико-хімічної температурної депресією, і вимагає високих параметрів що гріє пара.

3. колигреющий теплоносій має низьку температуру і, отже, потрібно знижувати температуру кипіння розчину.

4. збільшення наявного температурного перепаду вмногокорпусной установці.

Там, коли отримуваний внаслідок випарювання розчину вторинний пар можна використовувати як теплоносій за іншими теплообмінних установках і тому немає потребиудорожатьвипарную установку підключеннямвакуум-насоса і конденсатора, може виявитися більш раціональним випарювання під тиском.

Як що гріє теплоносія найбільше використання увипарних установках отримав водяну пару.

Найбільшого поширення набула отримали вертикальнівипарние апарати з трубчастої поверхнею нагріву, добрекомпонующиеся і що займають меншу площа.

В усіх життєвих конструкціяхвипарних апаратів для полегшення очищення поверхні нагріву віднакипеобразований пар вступає умежтрубное простір, а розчин підігрівається і кипить в трубках.

>Випарние апарати з паровим обігрівом може бути розбитий втричі групи: з природною циркуляцією розчину, з примусової циркуляцією розчину іпленочние апарати.

Рушійною силою природною циркуляції розчину є різницю терезів стовпа рідини вопускних трубах іпарожидкостной емульсії вподъемних рахунок різниціплотностейж іе.

Працюючивипарного апарату що настає в трубкахпарожидкостная емульсія вступає у сепаратор, де відбувається сепарація, - пар іде у паропровід вторинного пара, а рідина вступає у циркуляційну трубу і за безупинноївипарке змішується з розчином, що надходять навипарку, і знову вступає у гріють трубки.

Для осадження вологи переважають у всіхсепарирующих пристроях зазвичай використовують три чинника: дію сили тяжкості, під впливом якої крапельки води випадають з потоку пара; силу контактного взаємодії, тобто. прилипання водяних крапель до сепаратора; відцентровий ефект, у результаті якого під час руху вологого пара за дзвоновидною кривою траєкторії крапельки рідини відкидаються до периферії, тобто. до стінок сепаратора і стікає вниз. Найчастіше ці три способу механічного на вологий пар використовуються одночасно чи поєднуються в різноманітної послідовності й у різного рівня.

Для зменшення коливання тиску ввипарних апаратах доцільно всепараторе й у нагрівальною камері мати мінімальні обсяги рідини і вводитипарожидкостную суміш в сепаратор над вільної поверхню розчину.

Для сталої роботи апарату на випускний трубі, яка подаєпарожидкостную емульсію в сепаратор, встановлюють стабілізатор (>трубчатку з порожніх трубок).Циркуляции рідини в апараті обумовлена різницеюгидростатических напорів рідини на вході укипятильние трубки і виході їх.

Якщо пар, утворений з розчину (вторинний пар одноговипарного апарату), спрямувати угреющую камеру іншоговипарного апарату і підтримувати у другому апараті таке тиск, щоб температура цього пара було більше температури кипіння розчину у другому апараті, то ньому також має здатність відбуватися випарювання, як й у першому апараті.

Для можливості кипіння розчину у кожному корпусі необхідно забезпечити відповідну різницю між температурами вторинного пара попереднього корпуси та киплячого розчину наступного його корпусу.

>Випаривание розчину вмногокорпусних установках дозволяє досягти значної економії пара, отже, і палива протиоднокорпусним випарюванням при однаковихпроизводительностях. Проте якщо з збільшенням кількості корпусів збільшується витрата металу, початкові видатки встановлення та амортизаційні відрахування, Витрати поточні ремонти й, ще ускладнюється експлуатація, тому більшість випадків практично застосовуютьвипарние установки згреющими поверхнями нагріву із трьома чи чотирма корпусами.

>випарной трубопровід теплообмінник штуцер

1.3 Вибір конструкційних матеріалів апаратів

 

Вибір конструкційних матеріалів для проектованого апарату визначається особливостями викликаного у ньому технологічного процесу, властивостями робочих речовин, їх параметрами і характером механічної навантаження. Натомість технологічні властивості конструкційного матеріалу визначають спосіб виготовлення потім із нього деталей апарату.

>Теплообменние апарати виготовляють зазвичай на спеціалізованих заводах. Значна частина коштів продукції цих заводів нормалізував і подана в каталогах і цінниках. Крім спеціалізованих заводів, теплообмінники, виготовляють за індивідуальними замовленнями і кресленням неспеціалізовані машинобудівні заводи майстерні. Незалежно від місця проектування й виготовленнятеплообменние апарати, призначені до роботи під тиском вище 0,7ат надлишкових, повинні відповідати правиламПроматомнадзора щодо устрою, монтажу і м експлуатації.

Відповідно до "Правилами пристрої і безпеки експлуатації судин, працюючих під тиском" за правильність конструкції судини, його розрахунок на міцність і вибір матеріалу відповідає організація, розробила конструкцію і виконала її розрахунок. Усі зміни, які можуть виникнути у процесі виготовлення чи монтажу судини, мають бути узгоджені між організацією, складової проект, і організацією,потребовавшей зміни проекту, оформлені як протоколу, й підписано обома сторонам.

Основним матеріалом виготовленнятеплообменной апаратури служить прокатна сталь різних марок. Сталевітеплообменние апарати знайшли широке використання у енергетичної, хімічної, нафтопереробної, харчової, легкої та інших галузях промисловості. Багато апарати масового застосування (>теплофикационние підігрівники, конденсатори,испарители,випарние апарати, ректифікаційні колони деяких типів та інших.) нормалізовані і виготовляються спеціалізованими заводами і цехами багато.

Апарат виготовляють з урахуванням технологічного процесу, ступінь досконалості якого визначає якість, трудомісткість і продовжити терміни виробу, і навіть потреба умеханосборочном та спеціального обладнанні й кваліфікованою робочою силі. Технологічний процес вибирають зазвичай після зіставлення кількох варіантів. У технологічному процесі передбачається порядок виготовлення окремих деталей та вузлів і послідовність складання виробу.

У першій частині розробки технологічного процесу містяться докладних відомостей якості і порядок виготовлення апарату відповідно до технічними умовами: клас апарату, марки матеріалів по ГОСТ, способи заготівельних операцій, умови зварювання, вимоги досварним швах, режими термічної обробки, методимежоперационного і остаточного контролю, умови випробування готового вироби. Друга частина розробки технологічного процесу присвячується вибору раціональних операцій обробки деталей, послідовності робочих операцій, і навіть вибору найбільш раціональних устаткування, інструменту та пристосувань. У третій частині розробки визначається кваліфікація працівників різних операцій технологічного процесу, трудомісткість робіт з кожну операцію і, очевидно процесу виробу, тривалість кожну операцію, кількість витрачених допоміжних матеріалів, розмір необхідної виробничої площі й місце монтажу.

Розроблений технологічний процес виготовлення деталей і складання апарату вносять в технологічні карта народження і інструкції.

Вибираємоконструкционний матеріал, стійкий серед цукор інтервалі зміни концентрацій від 10 до 65% [6]. У умовах хімічно стійкою є сталь маркиХ17. Швидкість корозії її менш0,1мм/год, коефіцієнт теплопровідностіl=58Вт/(м*К).

 


2.1 Матеріальний баланс установки

 

Принципова схемадвухкорпуснойвипарной установки

Опис схеми

Принципова схемадвухкорпуснойвипарной установки показано на схемою. Вихідний розведений розчин з проміжної ємності відцентровим насосом подається в теплообмінник (де підігрівається до температури, близька до температурі кипіння), та був — у корпусвипарной установки. Попередній підігрів розчину підвищує інтенсивність кипіння ввипарном апараті.

Перший корпус обігрівається свіжим водяником пором. Вторинний пар, утворений приконцентрировании розчину у першому корпусі, направляють у ролі що гріє на другий корпус. Сюди надходить частково сконцентрований розчин з 1-го корпусу.

>Самопроизвольний перетік розчину і вторинного пара у наступні корпусу можливим завдяки загальному перепаду тисків, яка у результаті створення вакууму конденсацією вторинного пара останнього корпусу обарометрическом конденсаторі змішання (де заданий тиск підтримується подачею охолоджувальної води таотсосомнеконденсирующихся газіввакуум-насосом). Суміш охолоджувальної води та конденсату виводиться з конденсатора з допомогоюбарометрической труби згидрозатвором.Образующийся у другому корпусі концентрований

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація