Файл: Попов, Н. П. Выпарные аппараты в производстве минеральных удобрений [учебное пособие].pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 43
Скачиваний: 0
2. Теоретическое количество воздуха, необходимого для сжигания 1 природного газа:
L 0= 0,0478 (2СН4+ 3,5С2Н6+ 6,5С4Ню) = 0,0478 (2 •97,9 + 3,5 •0,09 + 6,5 •0,02) =
или |
L 0 = 9,4-^2255. = 9,4 |
1,293 |
= 16,8 кг/кг |
|
Рт |
0,725 |
|
3. Количество водяных паров, образующееся при сжигании 1 кг газа, уравнение (49):
|
|
|
2 |
|
0,09 |
|
|
|
0,09 •4 |
0,09 •4 |
||
|
GП — |
12т+ ге СтНл |
|
12+4 |
96,6 + |
12-2+6 •0,17 + |
||||||
|
|
|
|
|
|
0,09 •10 |
•0,07 = |
2,174 кг/кг |
|
|||
|
|
|
|
|
|
12 -4 + 10 |
|
|
|
|
||
4. Коэффициент избытка воздуха определяется из выражения (53). Для |
||||||||||||
рассматриваемого случая энтальпия пара при iBX = |
900 °С равна: |
|||||||||||
|
|
in = 595 + 0,47/вх = |
595 + |
0,47 •900 = 1018 ккал/кг |
||||||||
теплоемкость топлива ст = |
0,56 |
ккалДкг •°С); |
|
|
||||||||
к. п. д. топки т)т = |
0,95; |
20 °С; |
|
|
|
|
|
|||||
температура |
топлива |
tT = |
|
|
воздуху |
при |
температуре 900 РС, |
|||||
теплоемкость |
сухих |
газов, |
принимаем по |
|||||||||
т. е. сс. г = |
0,258 |
ккалДкг •РС); |
|
равна: |
|
|
|
|||||
высшая теплота |
сгорания |
топлива |
|
|
|
|||||||
|
|
9в = <?н+ |
600<?п = 10 800 + |
600 •2,174 = 12100 |
ккал/кг |
|||||||
В результате получим: |
|
|
|
|
|
|
||||||
_ |
12 100 •0,95 + 0,56 •20 — (1 — 2,174) 0,258 - 900 - 2,174 -1018 |
|||||||||||
|
|
|
|
16,8 ^0,258 - 9 0 0 + |
4Т 0006,° - 6 . 0 ) |
|
||||||
5. Количество сухих газов, образующееся при сжигании 1 кг природного газа — уравнение (50):
Cc . r = l + a L 0— Gn = 1+ 2,45-16,8 — 2,174=40,0 к г/к г
6. Количество водяных паров в топочных газах — уравнение (49):
r,, |
a d0L0 |
, |
л |
2,45-6,0-16,8 |
2,174 = 2,42 кг/кг |
|
~ "1000“ |
' |
п |
Ш о |
|
|
|
7-, Влагосодержание топочных газов при tBX = 900 °С:
G„ •1000 |
2,174-1000 |
dB |
=54,2 г/к г |
тс. г |
40 |
8. Количество выпариваемой воды — уравнение (16):
W = GHa, ( l — Ьн |
= 24000 ^ 1 — |
) = 10650 к г/г |
9.Количество упаренной кислоты — уравнение (16):
GK0H = GHa4- W = 24 000- 10 650 = 13 350 кг/ч
МО
10. Расход тепла на нагрев упаренной кислоты:
фнагр~ ^конскон (^кон — ^нач)= 13 350 •0,54 (118 — 30) = 635 000 ккал/ч
11. Расход тепла на'испарение воды
@исп = W (595 + 0,47гВЫх - <нач) = 10 650 (595 + 0,47 •120— 30) =
= 6 620 000 ккал/ч
где 595 — теплосодержание пара при 0 °С, ккал/кг; 0,47 — теплоемкость пара, ккал/(кг •°С).
12. Расход тепла в выпарном аппарате:
Q = <2нагр "I" (?исп Ч- Спот
причем в Qnor входят затраты тепла на дегидратацию при выпаривании и потери в окружающую среду. Поэтому принимаем Qnor = 10% от суммы затрат тепла на нагрев и испарение:
Q = (<?нагр-Н?исп) •1,1 = (635 000 + 6 620 000) •1,1 = 7 980 000 ккал/ч
13. Расход топочных газов: |
|
|
|
Ь = |
Q |
7 980 000 |
39 400 к г/ч |
С В Х ^ В Х ” |
‘-’ вх^БЫх |
900-0,258 — 120-0,24 |
|
где свх и свых — теплоемкости топочных газов на входе и выходе — приняты равными теплоемкости воздуха.
14.Расход тепла с отходящими из выпарного аппарата топочными газами:
|
|
(?ОТ. Г — LCqt. г ( ^ В Ы Х |
t0) |
где Сот. г — теплоемкость |
отходящих газов при температуре <вх и их влагосо- |
||
держании |
dBX, |
равная |
|
|
|
|
54,2 |
сот. г = 0,244 + |
|
|
0,27 ккал /(кг-°С ) |
0,45 j ^ - = 0,244 + 0,45 1000 |
|||
Таким образом, получаем:' |
|
||
<рот_ г = 3 9 4 0 0 •0,27 (120 — 11) = |
116000 ккал/ч |
||
15.Суммарный расход тепла, вносимого в выпарной аппарат:
|
^ |
Q = Q+ <?от. г = |
7 980 000 - f И 6 000 = 8 096 000 ккал/ч |
||||
16. |
Расход |
топлива: |
|
|
|
|
|
|
|
Я= |
2 < ? |
8 096 000 = 1 0 7 5 |
мз/ч |
||
|
|
0 ^ Г ~ |
7830-0,95 |
|
|
||
17. |
Удельный расход |
тепла:' |
|
|
|
||
|
|
.?= |
|
1075 •7830 |
792 мз/ч |
||
|
|
|
10 650 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
18. |
Влагосодержание |
газов на |
выходе из выпарного аппарата: |
||||
|
®вых: -<7вх + JP-1000 |
= 54,2 - |
10 650•1000 = |
324,2 г /к г газа |
|||
|
|
|
|
|
39 400 |
|
|
19.Удельный'объем газов на входе:
ogx = 4,64 -10-е (622 + dBX) (273 + |
/вх) |
= 4,64 |
•10-» (622 + 54,2) (273+900) = |
= |
367 |
м3/кг |
|
111
на выходе;
^ ы х = 4,64 •10-6 (622 + dBUx) (2 7 3 + гвЫх) = 4,64 •Ю -« (622+ 324,2) (273 + 12 0) =
' ■ |
= 1,73 м3/к г |
20.Объем газов на входе:
»в* = v$xL = 3,67 •39 400 = 145 000 Мз/ч
на выходе:
1’вых = г;вых£ = 1^73 •39400 = 68 100 м8/ч
21. Выбор габаритов выпарного аппарата барботажного типа определяе оптимальными скоростями в горизонтальном сечении свободного сепарационного пространства (0,5—0,7 м/с) и в выносном сепараторе (2,0—2,5 м/с).
При этом определение объемного коэффициента теплообмена, как показали полузаводские и промышленные испытания, не имеет смысла, так как увеличе ние подаваемого тепла не снижает эффективности процесса теплообмена.
Принимаем четырехугольную конструкцию аппарата с двумя барботажными трубами (подобная конструкция приведена на рис. 16).
Определение зеркала испарения аппарата: -
|
|
F = |
T W |
, 68100 |
м2 |
|
|
|
|
0,6 •3600 |
|
||
|
|
(о23600 |
|
|
||
где со2 = 0,6 м/с — скорость газов |
в горизонтальном сечении аппарата. |
|||||
Принимаем F ~ 32 м2, |
тогда габариты аппарата составят 6 X |
5,3 в гори |
||||
зонтальном |
сечении. |
|
|
|
|
|
Определение диаметра барботажных труб: |
|
|
||||
|
F = |
^вых |
145000 |
|
|
|
|
0)! . 2 •3600 |
= 0,336 м2 |
|
|||
|
|
60 •2 •3600 |
|
|
||
где © ! = 60 м/с — скорость в барботажной трубе; |
|
|
||||
2 — число барботажных труб. |
|
|
|
|||
|
|
d = |
|
0,336-4 =0,636 м |
|
|
|
|
|
|
3,14 |
|
|
Принимаем две трубы с внутренним диаметром d — 640 мм. |
мм. Ориен |
|||||
Высота |
сепарационного |
пространства принимается 800— 1000 |
||||
тировочная |
общая высота аппарата |
5000— 5500 мм. |
|
|
||
III.Многокорпусная выпарная установка
1.Исходные данные.
Трехкорпусная установка.
Упариваемый продукт — пульпа аммофоса. Производительность по исходной пульпе <5нач — 40 т/ч. Концентрация пульпы:
исходная Ьнач = |
5 0 % ;. |
|
конечная Ькон = |
75% . |
87 РС. |
Температура исходной пульпы fHa4 = |
||
Вакуум в последнем |
корпусе 0,8 ат. |
- |
Давление греющего пара (абсолютное) 5 ат.
Греющий пар подается в первый корпус, исходный раствор в третий.
2. |
Количество воды, выпариваемой в трех корпусах установки — урав |
нение |
(16): |
|
W = <?нач ( l - - ^ - ) = 4 0 000 ( l — Ц - ) = 1 3 350 кг/ч |
112
|
3. Количество упаренного раствора — уравнение (16): |
|||||||
|
|
Окон = Снач- |
И7= 4 0 000 — 13 350 = 2 6 650 кг/ч |
|||||
|
4. Распределение нагрузки по корпусам (на основании практических |
|||||||
данных): |
1:11 МП = 1,2:1,1:1,0 |
|
||||||
|
|
|
|
|||||
|
Отсюда количество выпариваемой |
воды по корпусам: |
||||||
I |
корпус |
|
|
13 350 •1,2 |
/ОСЛ |
, |
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
t — 7 о "= ' 4850 кг/ч |
|||
II |
корпус |
|
|
14-1,1 + |
1,2 |
|
|
|
|
|
13 350 •1,1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
= 4450 к г/ч |
|||
III |
корпус |
|
|
3,3 |
|
|
|
|
|
|
13 350 •1,0 |
|
|
||||
|
|
|
Wm = |
= 4050 кг/ч |
||||
|
|
|
3,3 |
|
|
|
||
|
5. |
Расчет концентрации |
раствора |
по |
корпусам — уравнения (19) — (21). |
|||
|
Из |
I корпуса |
выходит |
сконцентрированного раствора |
||||
|
|
Gl = g koh= Снач1Р = 40 000 - 1 3 350 = |
26 650 к г/ч |
|||||
с концентрацией |
|
|
|
|
40000-50 = 75% |
|||
|
|
|
=Ь,=- |
GK |
|
|||
что |
соответствует заданию. |
|
|
26 650 |
|
|||
|
|
|
|
|
||||
|
Из II корпуса в I переходит раствора |
|
|
|||||
|
|
G „ = G„aq— W m - |
Wu = 40 000 -4 0 5 0 -4 4 5 0 = 31 500 к г/ч |
|||||
с концентрацией |
Gнач&н |
|
40 000 •50 |
|
||||
|
|
|
|
= 63,5% |
||||
|
|
Ьи |
G„aq |
W)ш - ^ и |
|
31500 |
||
|
|
|
|
|||||
|
Начальная концентрация |
раствора |
6Нач = 50% . |
|
||||
|
Из III корпуса во II переходит раствора |
|
||||||
|
|
Gln = GHaq- |
И ш = 40000— 4050 = 35950 кг/ч |
|||||
юна |
Конечная концентрация для III корпуса будет начальной для II корпуса; |
|||||||
равна |
^начЬна |
40000-50 |
|
|||||
|
|
|
55,6% |
|||||
|
|
|
ьш = ‘6-нач— W m |
|
= |
|||
|
|
|
|
35 950 |
|
|||
6. По таблице свойств насыщенного водяного пара (см. приложение, табл. 1) яаходим температуру насыщенных паров воды и теплоту парообразования для принятых давлений в корпусах:
|
Перепад |
абсо |
Температура |
Теплота |
Корпус |
лютных |
давле |
насыщенно |
парообразо |
ний (по практи |
го пара (нас, |
вания г, |
||
|
ческим данным), |
°С |
ккал/кг |
|
|
ат |
|
|
|
I |
1,1 |
|
102 |
540 |
II |
0,6 |
|
85 |
548,0 |
III |
0,2 |
|
60 |
563 |
Греющий |
4 |
|
142,9 |
511 |
пар |
|
|
|
|
8 н. П. Попов |
113 |