Технологический расчет многокорпусной вакуум-выпарной установки проводят в следующей последовательности.
1. Вычислив по уравнению общее количество W воды, выпариваемой в установке, распределяют его по корпусам. При предварительном расчете W может быть распределено поровну между корпусами. Если число корпусов равно п, в каждом корпусе выпаривается W/n кг воды в единицу времени.
2.Из материального баланса по абсолютно сухому веществу находят, пользуясь формулами , конечные концентрации раствора в корпусах.
3.Общий перепад давлений в установке, равный разности между давлением рх первичного пара, греющего первый корпус, и давлением пара р1 в конденсаторе, распределяют предварительно поровну между корпусами; тогда при п корпусах на каждый корпус приходится перепад давлений .
4.По заданному давлению вторичного пара в конденсаторе и принятым перепадал его давления в корпусах находят давления вторичного пара рвт в корпусах установки:
В I корпусе ….…рвт1 = рвт1 -∆ркор
Во II корпусе……рвт2 = рвт1 -∆ркор
В n-ом корпусе…..рвт n = рк
Далее по таблицам насыщенного водяного пара определяют температу-.ры вторичного пара в корпусах.
5.Находят величины температурных потерь по корпусам — от температурной депрессии, гидростатической депрессии и гидравлических потерь в трубопроводах вторичного пара между корпусами.
6.Вычисляют общую разность температур установки — разность между температурой пара Т1 ,греющего первый корпус, и температурой конденсации вторичного пара в конденсаторе Тконд
7.По формуле определяют общую полезную разность температур выпарной установки и распределяют ее по корпусам. В предварительном расчете принимают тепловые нагрузки Q1 Q2, … Qn равными для всех корпусов и задаются ориентировочно отношениями коэффициентов теплопередачи по корпусам K1, К2… Кn. Общую полезную разность обычно распределяют исходя из равенства поверхностей нагрева корпусов, т. е. по формулам
8. После распределенияпо корпусам находят температуры грею
щего пара, вторичного пара и температуры кипения раствора в корпусах.Схема последовательного расчета указанных температур для многокорпусной вакуум-установки с параллельным движением пара.
Далее по температурам паров находят с помощью паровых таблиц энтальпии паров.
9. Определив из справочной литературы по концентрациям раство- ров их удельные теплоемкости и теплоты концентрирования и задавшись
потерями тепла в окружающую среду, составляют уравнения теплового баланса по корпусам. Решая эти уравнения совместно с уравнением W = W1+W2 + W2+…+Wm +…+ Wn, находят количества выпариваемой воды, W1,W2…? Wn и расход D, пара, греющего первый корпус.
10. По известным расходам греющего пара по корпусам определяют тепловые нагрузки Q1? Q2, ..., Qn корпусов и рассчитывают с помощью уравнения коэффициенты теплопередачи К1, К2, ..., Кn в корпусах.
11.По общему уравнению теплопередачи находят поверхности нагрева F1, F2, ..., Fn корпусов.
12.Если величины, полученные расчетом, не совпадают с предварительно принятыми, в результате чего поверхности нагрева корпусов не равны друг другу (как было принято), то производят пересчет, задаваясь новым соотношением количеств воды, выпариваемой по корпусам. При этом найденные в первом приближении значения величин принимают в качестве исходных для расчета последующего (второго) приближения и т. д.
Как указывалось, обычно бывает достаточно двух-трех приближений
для того, чтобы основные расчетные величины F1, F2 Fn отличались от
принятых не более чем на 3—5%.
Окончательные расчетные значения поверхностей нагрева корпусов округляют до нормализованных значений
33. Аппараты с вынесенной зоной кипения. При скоростях 0,25—1,5м/сек. с которыми движется раствор в аппаратах с естественной циркуляцией, описанных ранее, не удается предотвратить отложения твердых осадков на поверхности теплообмена. Поэтому требуется периодическая остановка аппаратов для очистки, что связано со снижением их производительности и увеличением стоимости эксплуатации. Загрязнение поверхности теплообмена при выпаривании кристаллизующихся растворов можно значительно уменьшить путем увеличения скорости циркуляции раствора и вынесением зоны его кипения за пределы нагревательной камеры
В аппарате с вынесенной зоной кипения рис.14 выпариваемый раствор поступает снизу в нагревательную камеру 1 и, поднимаясь по трубам вверх, вследствие гидростатического давления не закипает в них. По выходе из кипятильных труб раствор поступает в расширяющуюся кверху трубу вскипания 2, установленную над нагревательной камерой в нижней части сепаратора 3. Вследствие понижения давления в этой трубе раствор вскипает, и, таким образом, парообразование происходит за пределами поверхности нагрева.Циркулирующий раствор опускается по наружной необогреваемой трубе 4. Упаренный раствор отводится из кармана в нижней части сепаратора 3. Вторичный пар, пройдя отбойник 5 и брызгоуловитель 6, удаляется сверху аппарата. Исходный раствор поступает либо в нижнюю часть аппарата либо сверху в циркуляционную трубу 4. Рис 14: (1-нагревательная камера,2- труба вскипания, 3-сепаратор. 4 необогреваемая циркуляционная труба, 5-отбойник, 6 –брызгоуловитель
34.Аппараты с принудительной циркуляцией. Для того чтобы устранить отложение накипи в трубах, особенно при выпаривании кристаллизующихся растворов, необходимы скорости циркуляции не менее 2.2,5м/сек, 1- нагревательная камера 2 -сепаратор, 4 -скребки., 3- циркуляционная труба; 4-циркуляционный насос т. е. больш е тех скоростей, при которых работаю т аппараты с естественной циркуляцией. В аппаратах с принудительной циркуляцией скорость ее определяется производительностью циркуляционного насоса и не зависит от высоты уровня жидкости в трубах, а также от интенсивности парообразования. Поэтому в аппаратах с принудительной циркуляцией выпаривание эффгктивно протекает при малых полезных разностях температур, не превышающих 3—5 °С и при значительных вязкостях растворов.