Ерітінділердің қайнау температураларын анықтау

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 20 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны
1. Кіріспе.
1.1 Буландыру үрдісінің теориялық негіздері.
1.2. Буландырудың әдістері мен тәсілдері
1.3. Булану аппаратының құрылымы
1.4. Қарапайым буландыру
1.5. Көп реттік буландыр ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Көпкорпусты буландыру құрылғысының толық технологиялық сызбасының оларды құрайтын негізгі технологиялық түйіндерінің үйлестірмесі ... ... ... ... ...
Үшкорпусты буландыру құрылғысын жобалау және есебі.
2.ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ЕСЕП
2.1 Буландыру аппараттарының жылу беру бетін анықтау
2.2 Жылу оқшауының қалыңдығын анықтау
2.3 Барометриялық конденсатор есебі
2.4 Вакуум- сорғыш өнімділігінің есебі
КОНСТРУКТИВТІК ЕСЕП
ГИДРАВЛИКАЛЫҚ ЕСЕП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Техника және еңбек қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Қоршаған ортаны қорғау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе
Буландыру үрдісінің теориялық негіздері
Буландыру - булану барысында бу ретінде одан ұшпа еріткішті жою жолымен қатты ұшпайтын заттардың ерітінділерінің шоғырлануының қатты қызу үрдісі.
Құрғақ сүтті, ақуыз-витаминді концентратты, азықтық ашытқыларды, қантты, жануарлардың науасын қатты қызу арқылы залалсыздандыру барысында және т.б. қолданылады.
Буландыру барысында (ерітіндінің құрамы булану аппаратында) ерітілген заттардың концентрациясын әдетте ерітіндінің жалпы массасынан үлес немесе пайызбен бейнелейді:

x = Gсух(Gсух + W); x = [Gсух(Gсух + W)]100,

мұндағы Gcух - ерітілген заттың салмағы, кг; W - ерітіндідегі еріткіштің салмағы, кг.
Ерітілген заттың ақтық мөлшері бар ерітінді қаныққан ерітінді деп аталады.
Ауыл шаруашылығы, азық-түлік және азықтық өнеркәсіптің технологиялық үрдістеріндегі түрлі ұшпайтын заттардың сулы ерітінділерін буландыру үрдісінің таза судың қайнауымен салыстырғанда бірқатар айырмашылықтары бар.
Бірінші айырмашылығы - қатты ұшпайтын зат ерітіндісінің қайнау температурасы таза ерітіндінің қайнау температурасынан жоғары. Себебі - осы заттың молекулаларының ерітінді құрамында болуы еріткіштің қаныққан буының қысымын төмендетеді, сондықтан ерітінді неғұрлым жоғары температурада қайнайды. Мысалы, таза су атмосфералық қысым барысында 100 С температурада, ал NH4NO3 аммиактік селитраның 70%-дық ерітіндісі -- 120 С-та қайнайды.

1-сурет. Температуралық депрессияны анықтауға арналған: 1 -- таза еріткіштің толыққанды буының қысымы;
2 -- будың ерітінді үстіндегі қысымы;
3 -- сыртқы қысым

Сондықтан, нақты технологиялық белгіленген қысымға температуралық депрессияның кестелік мағынасын қайта есептеуді мына формула бойынша жүргізеді:

Др = 0,0162Да(Тв)2r,

мұнда Да -- атмосфералық қысым барысындағы температуралық депрессия, К ; Тв -- буландыру қысымындағы таза еріткіштің қайнау температурасы, К; r -- буландыру қысымындағы буланудың пайда болу жылулығы, Джкг.
Булану аппаратында қайнап жатқан ерітіндінің астында пайда болатын бу қайталама бу деп аталады.

Екінші айрымашылық -- ерітінділердің жылу сыйымдылығы, әдетте, аддитивті қасиеттерге ие емес, яғни, ерітілген зат пен еріткіштің жылу сыйымдылығы бойынша пропорционалды қосу жолымен есептеліне алмайды. Осыған байланысты, инженерлік есептеулер кезінде ерітінділердің жылу сыйымдылығын график бойынша анықтайды, немесе анықтамалық кестелерден алады.
Үшінші айырмашылық -- буландыру үрдісі барысындағы ерітілген заттың концентрациясының артуы тығыздықтың, тұтқырлықтың және температуралық депрессияның артуымен, және бір уақытта оның жылу сыйымдылығының және жылу өткізгіштігінің төмендеуімен сүйемелденеді. Бұлардың барлығы қосылып келіп, жылытатын будан булану аппаратындағы қайнап жатқан ерітіндіге булану шамасына қарай жылуды өткізу коэффициентінің төмендеуіне әкеліп соғады.
Еріткішпен әрекет етпейтін қатты кристалды заттардың еруі барысында ерітіндінің сууы байқалады. Өйткені, бұл жағдайда ерітілетін заттың кристалдық торын бұзуға энергия жұмсалады; бұл энергия балқыту жылулығы деп аталады.
Егер ерітілетін зат еріткішпен, мысалы сумен гидрат жасай отырып, химиялық өзара әрекеттесуге түссе, онда бұл жағдайда жылу бөлініп шығады, оны химиялық өзара әрекеттесу жылулығы деп атайды.
Балқыту және химиялық өзара әрекеттесу жылулықтарының алгебралық қосындысы еру жылулығы деп аталады. Оны әдетте 1 кг ерітілген затқа қатысты алады.
Көп мөлшердегі еріткіште 1 кг қатты заттың еруі барысында бөлінетін немесе жұтылатын жылу мөлшерін ерудің интегралды жылулығы деп аталады.
Осылайша, төртінші айырмашылығы мынада - еру барыснда суда гидраттар түзетін заттар ерудің оң жылулығына, ал түзбейтін гидраттар - ерудің теріс жылулығына ие болады.
Буландыру үрдісіне талдау жасау үшін q (Джкг) ерітінді концентрациясының өзгеруінің жылулығын білу қажет, ол ерудің интегралдық жылуы бойынша анықталады. Бастауыш концентрациясы х1 ерітіндісінде ерудің q1 интегралды жылулығы болады, ал ақтық концентрациясы х2 болса, сәйкесінше q2. Жылу әсері жүйенің бастауыш және ақтық жағдайына байланысты және ол айналыс өтетін жолға байланысты емес деген Гесстың заңына сәйкес былай жазуға болады:

q = q2 - q1.
q жылулығы ерітіндіні араластырғанда бөлініп шығады, ал концентрациялағанда - жұтылады.

1.2 Буландырудың әдістері мен тәсілдері
Буландыру үрдісі вакуум астында атмосфералық және шамадан тыс қысым болғанда жүзеге асырылуы мүмкін,
Буландыру үрдісі вакуум астында болған жағдайда ерітіндінің қайнау температурасы төмендейді, бұл аппаратты жылыту үшін төменгі қысымды жылытқыш буды пайдалануға мүмкіндік береді. Бұл тәсілді жоғары температураға сезімтал ерітінділерді буландыру барысында пайдалануға болады. Бұдан басқа, жылытқыш бу мен қайнап жатқан ерітінді температурасының айырмасын арттыру жылуды алмастыру мен аппараттың үлкен мөлшерін төмендетуге мүмкіндік береді.
Атмосфералық қысым арқылы буландыру ең қарапайым, бірақ неғұрлым үнемді тәсіл болып табылады, өйткені қайталама бу әдетте пайдаланылмайды және атмосфераға шығарылады.
Шамадан тыс қысым арқылы буландыру ерітіндінің қайнау температурасының көтеріліуіне әкеледі, бұл қайталама буды басқа жылу техникалық мақсаттарда пайдалануға мүмкіндік береді.
Алайда бұл тәсілді тек қатты қызуға төзімді заттарды буландыру үшін пайдалануға болады және жоғары температуралы жылытқыш буды пайдалану барысында жүзеге асырылады.
Сонымен қатар, бір корпусты буландыру құрылғыларында пайдаланылатын қарапайым буландыру да болады, мұнда жылытатын бу бір рет қана қолданылады.
Жылытқыш буды үнемдеу үшін көпкорпусты құрылғыларда жүзеге асырылатын көп реттік буландыру қолданылады, онда әрбір алдындағы корпустың қайталама буы келесі корпус үшін жылытқыш ретінде қолданылып отырады. Бастапқы бу бұл жағдайда тек бірінші корпусты жылытады. Осы тәсілді жүзеге асыру барысында будың қозғалысының шамасына қарай корпустағы қысым ұдайы төмендеп отырады.
Жылу сорғысын пайдалана отырып ол турбокомпрессорда немесе инжекторда сығымдалуы нәтижесінде қайталама будың жылу ұстамдылығын арттыру жолымен сол булану аппаратында кейіннен пайдалана отырып бастапқы буды үнемдеуге қол жеткізуге болады.
Жұмыс принципі бойынша булану аппараттары мерзімді жұмыс істейтін және үздіксіз жұмыс істейтін болып бөлінеді. Мерзімді буландыру аз өнімділікпен жоғары концентрациялы ерітінділерді алу үшін пайдаланылады. Үздіксіз булану құрылғылары мағыналы өнімділікке ие, жылу қатынасы бойынша неғұрлым үнемді, жеңіл автоматтандырылады және реттеледі.

1.3 Булану аппаратының құрылымы
Булану аппараты бірқатар талаптарға жауап беруі тиіс: қарапайым, ықшам, пайдалануда сенімді, жоғары өнімділікке ие; үстіңгі бетін қыздырудың жоғары кернеуі және ең шағын салмақ пен құны болғандағы жылу берудің жоғары коэффициенті болуы мүмкін.
Булану аппараттарының көп түрлілігі оларды жіктеуде қиындық туғызады.
Сонымен, булану аппараттары төмендегі белгілерге:
:: қыздырудың бетінің түрі мен орналасуына;
:: қыздыру бетінің конфигурациясына;
:: қыздыру бетін құрастыруға;
:: жылужеткізгіштің түріне;
:: жұмыс орталарының өзара орналасуына;
:: айналымның еселігіне және режиміне байланысты болады.

Буландыру әдістеріне байланысты булану аппараттары:
:: үстіртін типті, мұнда ерітінді жылуалмастырушының бетімен өзара әрекеттеседі;
:: байланыстырушы типті, мұнда қыздыру жылуалмастырушының бөлінбейтін бетінсіз жүзеге асырылады;
:: адиабаттық булану болып бөлінеді.

1.4 Қарапайым буландыру
Өнімділігі төмен құрылғыларда кезеңдік және үздіксіз тәсілмен (мұнда жылуды үнемдеу шешуші мағынаға ие болмайды) жүзеге асырылады.
12-суретте үздіксіз әдіспен қарапайым буландыру құрылғысының кестесі берілді.

12-сурет. Қарапайым буландыру құрылғысының кестесі: 1 - ыдыс ; 2, 5 -- сорғылар; 3 -- жылытқыш; 4 -- буландыру аппараты; 6 -- дайын өнімнің жиынтығы; 7 -- барометрлік құбыр; 8 -- тұзақ; 9 -- барометрлік конденсатор
Ерітінді 1- сорғыдан 2-шығын өлшегіш арқылы 3 - жылытушыға беріледі, мұнда қайнағанға дейін қыздырылады және 4-буландыру аппаратына булану үшін түсіріледі. 4-аппаратта ерітінді жылытатын будың жылуын қабылдайды. Оның нәтижесінде еріткіш буға айналып кетеді. Пайда болған қайталама бу және инертті газдар сепаратор деп аталатын булану аппаратының жоғары бөлігіндегі сұйықтықтың шашырауынан босайды және 9-барометрлік конденсаторға жіберіледі, мұнда қайталама бу конденсацияланады да, 8-тұзақ арқылы вакуум сорғыға түседі. Конденсат барометрлік құбыр арқылы өткізіледі. Буланған ерітінді 5-сорғы арқылы 6-дайын өнім жиынтығына келіп түседі.

1.5 Көп реттік буландыру
Көпкорпусты деп аталатын бірізді біріктірілген бірнеше аппараттарды жүзеге асырылады. Жылынатын буды үнемдеу мақсатында барлық корпустарда жылытатын бу ретінде алдыңғы корпустың буы пайдаланылады. Бұл аппараттардағы қысым алдыңғы (немесе кейінгі) аппараттың қайталама буы келесісі (немесе алдыңғысы) үшін жылытатын ретінде пайдаланылатындай деңгейде ұсталынады; басқаша корпусқа келіп түсетін будың температурасы осы корпустағы ерітіндінің қайнау температурасынан жоғары болуы керек.
Көпкорпусты буландыру аппараттары тіке ағынды (жылытатын, және жылытатын ретіндегі қайталама бу және буланып шығатын ерітінді бір бағытта ауысады) және қарама-қарсы ағынды (жылытатын, және жылытатын ретіндегі қайталама бу және буланып шығатын ерітінді бір-біріне қарама-қарсы бағытта ауысады) болуы мүмкін.
Үш корпусты құрылғының кестесі 13-суретте көрсетілген.
Жаңа пайда болған жылытатын бу 1-корпусқа енгізіледі, ал онда пайда болған қайталама бу жылытатын ретінде 2-корпусқа келіп түседі. 2-корпуста пайда болған қайталама бу 3-корпус үшін жылытатын бу болып табылады.

13-сурет.
Тіке ағынды буландыру аппаратының кестесі: 1, 2, 3 -- корпустар; 4 -- барометрлік конденсатор
6. Жылу сорғысын пайдала отырып, буландыру.
Сол буландыру аппаратындағы қайталама буды жылытатын ретінде пайдалануға негізделген. Ол үшін қайталама будың температурасы жылытатын будың температурасына дейін көтеріледі. Қайталама будың температурасын осылайша көтеру оны компрессорда (әдетте - құбыр компрессорында), немесе бу инжекторында сығымдау арқылы жүргізіледі.

14-сурет. Булану аппараты (1) құбыр компрессорымен бірге (2)
Құбыр компрессоры бар буландыру аппаратында (14-сур.) булану аппаратынан шығатын қысымы рвт және энтальпиясы Һ қайталама бу құбыр компрессорына сорылады, оның ішінде р1 қысымына дейін сығылады.
Осы шамадағы энтальпия hсж дейін көтеріледі. Осылайша, сығымдау есебінен бу h = hcж - h жылуына жетеді. Сығымдалған бу құбыр компрессорынан булану аппаратының жылытатын камерасына келіп түседі.
Құрылғы құбыр компрессорының құнына дейін қымбаттайды.

15-сурет. Булану аппараты (1) инжекторлы жылу сорғысымен (2)

Инжекторлы жылу сорғысы бар булану аппаратында (15-сур.) қазандықтағы жылытатын бу булық инжекторға келіп түседі, бұл көп металды жұмсауды қажет етпейтін Вентури немесе Лаваль соплы сияқты қарапайым құрылғы.
Вакуум құруы есебінен инжекторға булану аппаратынан рвт қысымы мен h энтальпиясы бар қайталама бу сорылады. Жылытатын будың әрбір салмақтық бірлігі қайталама будың m салмақтық бірлігін сорады (m - инжекция коэффициенті, жуық шамамен 0,5...1,0 құрайды)
Нәтижесінде қысымы жылытатын будыкінен төмен, бірақ қайталама будан жоғары D(1+m) мөлшеріндегі жылытатын буды алады. (W - mD) мөлшеріндегі қайталама бу құрылғыдан басқа қажеттіліктерге шығарылады.

Инжекторлы жылу сорғысының үрдісінде жылытатын бу шығымы қарапайым буландыру үрдісімен салыстырғанда (1 + m) есе төмендейді,
Инжекторлы буландыру құрылғылары төмен температуралы депрессиялы және қайталама буы жоғары қысымды ерітінділерді буландыру үшін қолданылады. Қайталама будың қысымы төмендеген сайын сығылған кезде жылудың адиабатикалық айырмасы жоғарылайды және сәйкесінше инжекция коэффициенті төмендейді. Бұл ретте жылытатын будың шығымы көбейеді, және булы инжекторы бар буландыру құрылғыларын пайдалану тиімсіз болады.

Көпкорпусты буландыру құрылғысының толық технологиялық сызбасының оларды құрайтын негізгі технологиялық түйіндерінің үйлестірмесі

Көпкорпусты құрылғының толық технологиялық кестесі буланған ерітіндіні алу өндірісінің мақсатына сәйкес біріктірілген технологиялық түйіндерінің жиынтығын құрайды.
Толық технологиялық кестені әзірлеу барысында үздіксіз жұмыс істейтін буландыру құрылғысының сенімді жұмысын жетілдіретін және күрделі әрі пайдалану шығынын төмендететін шаралар көзделуі қажет.
Үздіксіз жұмыс істейтін буландыру құрылғылары жоғары өнімділігімен , технологиялық үрдісті механизациялау және автоматтандыру мүмкіндігімен ерекшеленеді. Дегенмен, үздіксіз жұмыс істейтін технологиялық желілерді қосу және тоқтату мерзімдік жұмыс істейтіндерге қарағанда күрделірек, ендеше, бір аппараттың істен шығуына байланысты барлық желінің тоқтауы мүмкін емес.
Сол себепті буландыру құрылғысының құбырөткізуші коммуникацияларында кезеңдік қысқа мерзімді тазалау және жөндеу үшін жеке аппараттарды сөндіру мүмкіндіктері және өшіру кезінде оған ыстық ерітінді мен будың түсуінің алдын алатын мүмкіндіктер көзделуі тиіс.
Барлық материалдық ағындар бұл жағдайда өшірілген аппаратты айналып, қалған жұмыс істейтін аппараттарға бағытталады. Жеке аппараттардың жұмыс істейтін буландыру аппаратынан ажыратылуы әсіресе жұмыс істейтін аппараттарда туындайтын апаттық жағдайларда маңызды (қайнатушы құбырларда тесіктердің пайда болуы, тығыздауыштардың саңылаусыздығының бұзылуы және т.б.). Құбырөткізуші таңуды жобалау барысында құбырлардың ең аз ұзындығымен және ең аз арматурамен шектелу қажет. Осы ережені сақтамау тек гидравликалық кедергілердің едәуір өсуіне ғана емес, сонымен бірге барлық құрылғының өсуіне әкеп соғуы мүмкін.
Баяндалған нұсқауларды есепке ала отырып, 1-парақта берілген үшкорпусты тіке ағынды буландыру құрылғысының кестесі әзірленді.

Үшкорпусты буландыру құрылғысын жобалау және есебі

GH, Tч тұздың сулы ерітіндісінің концентрациясына арналған үшкорпусты буландыру құрылғысын жобалау және есептеу.
XH % салмағының бастапқы концентрациясы. Xк % салмағының соңғы концентрациясы. Булануға ерітінді қыздыру t° -мен беріледі. PН (атм) жылытатын будың абсолюттік қысымы, Рк (атм) барометрлік конденсатордағы қысым. 1: 1.05: 1.1- болғанда корпустар бойынша жүктеменің ұсынылатын бөлінуі. СИ кг жүйесі, кмоль және т.б.
Үшкорпусты булану құрылғысы
Шығыс деректер:

Су ерітіндісі
Gбаст., кгч
bбаст., % масс
bкон., % масс
PГП, атм
Рк, атм
NaOH
1,528кгс
5
21
4
0,1

2. ТЕХНОЛОГИЯЛЫҚ ЕСЕП
2.1 Булану аппаратының жылуөткізгіш бетін анықтау
Бірінші жақындау:
Буланып шығатын су бойынша құрылғының өнімділігі:
W = GH(1 - = 1,528 = 1,164 кгс (3, с. 87)
Буланып шығатын ерітіндінің концентрациясын есептеу

Тәжірибелік деректер негізінде, ω1':ω2':ω3'= 1:1,05 : 1,1 (3, с. 87) қатынасқа сәйкес буланып шығатын судың өнімділігі корпустар бойынша бөлінеді.
Онда буланып шығатын судың мөлшері:
ω1 = = = 0,37 кгс (3, с. 87)

ω2 = = = 0,388 кгс (3, с. 87)

ω3 = = = 0,406 кгс (3, с. 87)

Ерітінді концентрациясын корпустар бойынша есептеу:
Ерітіндінің алғашқы концентрациясы
Хн= 5 %
I корпустан II корпусқа мына ерітінді өтеді

G1=Gн-ω1= 1,528 - 0,37 = 1,158 кгс (3, с. 87)

I корпус үшін ерітіндінің соңғы және ІІ корпус үшін алғашқы концентрациясы

x1=GнхнG1= 1,5285 1,158 = 6,595 % (3, с. 87)

II корпустан III корпусқа мына ерітінділер өтеді

G2=G1-ω2= 1,158 - 0,388 = 0,77 кгс (3, с. 87)

ІІ корпус үшін ерітіндінің соңғы концентрациясы және ІІІ корпус үшін бастапқы

x2=GнхнG2= 1,5285 0,77 = 9,918 % (3, с. 87)

ІІІ корпустан мына ерітінділер шығады

Gк=Gн-W= 0,77 - 0,406 = 0,364 кгс (3, с. 87)

ІІІ корпус үшін ерітіндінің соңғы концентрациясы
x3=хк=GнхнGк= 1,528 50,364 = 21 % (3, с. 87)

бұл берілген мағынаға сәйкес келеді.

Ерітінділердің қайнау температураларын анықтау

Құрылғыдаға қысымдардың жалпы ауысуы

ΔPоб=Рг1-Рбк= 0,4052 - 0,01 = 0,395 МПа (3, с. 87)

Корпустар аралығындағы ұысымдардың жалпы ауысуын тең етіп бөлеміз

ΔP'=ΔРоб3 = 0,395 3 = 0,132 МПа (3, с. 87)

Онда корпустардағы жылытатын булардың қысымы мынадай болады:

Pг1= 0,4052 МПа- берілгені (3, с. 87

Pг2=Рг1-ΔP'= 0,405 - 0,132 = 0,274МПа (3, с. 87)

Pг3=Рг2-ΔP'= 0274 - 0,132 = 0,142МПа (3, с. 87)

Барометрлік конденсатордағы будың қысымы

Pбк=Рг3-ΔP'= 0,142 - 0,132 = 0,0101 МПа- берілгені (3, с. 87)

Жылытатын булардың температуралары мен үлесті энтальпиясы:
МПа °С кДжкг кДжкг
Pг1= 0,405 tг1= 144 Iг1= 2745 i1 = 605,9 (1, т. LVII, с. 532)
Pг2= 0,274 tг2= 130,1 Iг2= 2726 i2 = 546,9 (1, т. LVII, с. 532)
Pг3= 0,142 tг3= 109,6 Iг3= 2695 i3 = 460,1 (1, т. LVII, с. 532)
Pбк= 0,01 tбк= 45,99 Iбк= 2582 , т. LVII, с. 532)

Корпустар бойынша температуралық шығындарды есептеу:
Гидравликалық кедергілерден
Әрбір корпус үшін гидродинамикалық депрессия Δ"'= 1 °С (3, с. 87)
Қайталама булардың температуралары
tвп1=tг2+Δ1"'= 130,1 + 1 = 131,1 °С (3, с. 87)

tвп2=tг3+Δ2"'= 109,1 + 1 = 110,6 °С (3, с. 87)

tвп3=tбк+Δ3"'= 45,99 + 1 = 46,99 °С (3, с. 87)
Қайталама булардың қысымдары ºС МПа
tвп1= 131,1 Рвп1= 0,28 (1, т. LVI, с. 531)

tвп2= 110,6 Рвп2= 0,146 (1, т. LVI, с. 531)

tвп3= 46,99 Рвп3= 0,011 (1, т. LVI, с. 531)

Гидродинамикалық депрессиялардың сомасы

ΣΔ"'=Δ1"'+Δ2"'+Δ3"'= 1 + 1 + 1 = 3 °С (3, с. 87)

Гидростатикалық әсерден
Су ерітінділерінің тығыздығы NaOH t = 20°C % кгм3
X1 = 6,595 1066 (3, Қосым. 3, с.100)

X2 = 9,918 1108 (3, Қосым. 3, с.100)

X3 = 21 1230 (3, Қосым. 3, с.100)

I корпус

Жылытатын құбырлардың биіктігі Н= 4 м
Қайнаудың көпіршікті режиміндегі бу толықтырылуы = 0,5 (3, с. 88)

Қайнататын құбырлардың ортаңғы қабатындағы қысымы

Рср1=Рвп1+0,5ρ1gH(1-ε)= 0,28 + 0,5∙1066∙9,81∙4∙0,5 = 0,29 МПа (3, с. 88)

II корпус
Қайнататын құбырлардың ортаңғы қабатындағы қысымы

Рср2=Рвп2+0,5ρ2gH(1-ε)= 0,146 + 0,5∙1108∙9,81∙4∙0,5 = 0,157 МПа (3, с. 88)

III корпус

Қайнататын құбырлардың ортаңғы қабатындағы қысымы

Рср3=Рвп3+0,5ρ3gH(1-ε)= 0,011 + 0,5∙1230∙9,81∙4∙0,5 = 0,023 МПа (3, с. 88)

Қайнау температуралары және қайнататын құбырлардың ортаңғы қабатындағы бу пайда болудың үлестік жылулығы

МПа °С кДжкг
Рср1= 0,29 tср1= 132,3 rвп1= 2173 (1, т. LVII, с. 532)

Рср2= 0,157 tср2= 112,8 rвп2= 2227 (1, т. LVII, с. 532)

Рср3= 0,023 tср3= 62,57 rвп3= 2351 (1, т. LVII, с. 532)

Гидростатикалық депрессиялар

Δ1"=tср1-tвп1= 132,3 - 131,1 = 1,236 °C (3, с. 88)

Δ2"=tср2-tвп2= 112,8 - 110,6 = 2,16C (3, с. 88)

Δ3"=tср3-tвп3= 62,57 - 46,99 = 15,58 °C (3, с. 88)

Гидростатикалық депрессиялар

ΣΔ"=Δ1"+Δ2"+Δ3"= 1,236 + 2,16 + 15,58 = 18,98 °C (3, с. 88)
температурадан
Атмосфералық қысым барысындағы NaNO3 су ерітінділерінің қайнау температуралары
% °С
x1 = 6,595 tкип1 = 101,8 (1, т. ХХХVI, с. 518)

х2 = 9,918 tкип2= 102,9 (1, т. ХХХVI, с. 518)

x3 = 21 tкип3= 108,7 (1, т. ХХХVI, с. 518)

Атмосфералық қысым барысындағы температуралық депрессиялар

Δ'атм1=tкип1-100= 101,8 - 100 = 1,755 °С (3, с. 88)

Δ'атм2=tкип2-100= 102,9 - 100 = 2,915 °С (3, с. 88)

Δ'атм3=tкип3-100= 108,7 - 100 = 8,689 °C (3, с. 88)

Температуралық депрессиялар

Δ1'= 0,0162 1,755 = 2,151 °C

Δ2'= 0,0162 2,915 = 3,159 °C

Δ3'= 0,0162 8,689 = 6,748 °C

Температуралық депрессиялардың сомасы

ΣΔ'=Δ1'+Δ2'+Δ3'= 2,151 + 3,159 + 6,748 = 12,06 °С (3, с. 88)

Корпустағы ерітінділердің қайнау температурасы:

tк1=tг2+Δ1'+Δ1"+Δ1"'= 130,1 + 2,151 + 1,236 + 1 = 134,5 °C (3, с. 88)

tк2=tг3+Δ2'+Δ2"+Δ2"'= 109,6 + 3,159 + 2,16 + 1 = 115,9 °C (3, с. 88)

tк3=tбк+Δ3'+Δ3"+Δ3"'= 45,99 + 6,748 + 15,58 + 1 = 69,32 °C (3, с. 88)

Температуралар айырмасының маңыздылығын есептеу

Корпустар бойынша температуралардың маңызды айырмалары
Δtп1=tг1-tк1= 144 - 134,5 = 9,502 °C (3, с. 89)

Δtп2=tг2-tк2= 130,1 - 115,9 = 14,15 °C (3, с. 89)

Δtп3=tг3-tк3= 109,6 - 69,32 = 40,3 °C (3, с. 89)

Температуралардың жалпы маңызды айырмалары

ΣΔtп=Δtп1+Δtп2+Δtп3= 9,502 + 14,15 + 40,3 = 63,95 °C (3, с. 89)

Температуралардың жалпы маңызды айырмаларын тексереміз (3, с. 89)

ΣΔtп=tг1-tбк-(ΣΔ'+ΣΔ"+ΣΔ"')= 144 - 45,99 -(12,06 + 18,98 + 3 )= 63,95

Жылу жүктемелерін анықтау

Жылу баланстарының корпустар бойынша теңдеулері:

Q1=D(Iг1-i1)=1,03[Gнcн(tк1-tн)+ω1(I вп1-свtк1)] (3, с. 89)

Q2=ω1(Iг2-i2)=1,03[(Gн-ω1)c1(tк2-tк 1)+ω2(Iвп2-свtк2)] (3, с. 89)

Q3=ω2(Iг3-i3)=1,03[(Gн-ω1-ω2)c2(tк3 -tк2)+ω3(Iвп3-свtк3)] (3, с. 89)

Барлық құрылғы үшін су бойынша баланстың теңдеуі

W=ω1+ω2+ω3 (3, с. 89)

Қабылдаймыз:

Iвп1=Iг2 Iвп2=Iг3 Iвп3=Iбк

Ерітінділердің жылу сыйымдылғы
% кДжкгоС

хн= 5 cн = 4,194 (5, Қосым. 1)

х1= 6,595 с1 = 4,138 (5, Қосым.1)

х2= 9,918 с2 = 3,943 (5, Қосым. 1)

Атмосфералық қысым барысындағы шығыс ерітіндініңқайнау температурасы

хн= 5 % tкипн = 101,3 °С (1, т. ХХХVI, с. 518)

Атмосфералық қысым барысындағы температуралық депрессиялар

Δ'атмн=tкипн-100 = 101,3 - 100 = 1,3 °С
Температуралық депрессия (3, с. 89)
Δ1н'= 0,0162 1,268 = 1,545 °С
І корпуста атмосфералық қысым барысындағы қайнау температурасы

tн=tвп1+Δ1н'= 131,1 + 1,545 = 132,6 °С (3, с. 89)
Судың жылу сыйымдылығы t= 20 °С cв= 4,19 кДжкгоС

Мынадай шешім шығады:

(2745 - 605,9)D = 1,03 [1,528∙4,194 (134,5 - 132,6) + ω1(2726 - 4,19∙134,5)]
(2726 - 546,9)ω1 = 1,03 [(1,528∙ω1) 4,138 (115,9 - 134,5) + ω2(2695 - 4,19∙115,9)]
(2695 - 460,1)ω2 = 1,03 [(1,528∙ω1-ω2) 3,943 (69,32 - 115,9) + ω3(2582 - 4,19∙69,32)]
1,164 = ω1+ω2+ω3

Теңдеулер жүйелерін шешеміз:

2139 D = 12,15 + 2227 ω1
2179 ω1 = 1,03 [ - 76,7 (1,528∙ω1) + 2210 ω2]
2235 ω2 = 1,03 [ - 184 (1,528∙ω1-ω2) + 2292 ω3]
1,164 = ω1+ω2+ω3
D=( 12,15 + 2227 ω1) 2139
2179 ω1 = -121 + 78,99 ω1+ 2276 ω2]
2235 ω2 = -289 + 189,3 ω1+ 189,3 ω2 + 2360 ω3
ω3= 1,164 -ω1-ω2

D=( 12,15 + 2227 ω1) 2139
2100 ω1= 2276 ω2 - 121
2046 ω2= 189,3 ω1 -289 + 2748 -2360 ω1 -2360 ω2

4406 ω2 = - 2171 ω1+ 2458
ω2=( - 2171 ω1+ 2458) 4406
2100 ω1= -1121 ω1 + 1149
3221 ω1 = 1149

Буланып шығатын су бойынша өнімділігі және олардың алдында қабылданғандардан ауытқушылығы:

ω1= 0,357 кгс ε1= -3,47 % 3 % (3, с. 90)

ω2= 0.382 кгс ε2= -1,51 % 3 % (3, с. 90)

ω3= 0,425 кгс ε3= 4,59 % 3 % (3, с. 90)

Жылытатын бу шығыны және корпустар бойынша жылу жүктемелері:

D= 0,377 кгс Q1 = 806,631 кВт Q2 = 777,2244 кВт Q3 = 854,191 кВт

Алынған өлшемдерді кестеге жинақтаймыз:

Өлшемдері
Корпус

I
II
III
Буланып шығатын су бойынша өнімділігі ω, кгс
0,357
0,382
0,425
Ерітінділердің концентрациясы x, %
6,523
9,683
21
Жылытатын булардың қысымы Рг, МПа
0,405
0,274
0,142
Жылытатын булардың температурасы tг, ºС
144
130,1
109,6
Температуралық шығындар ΣΔ, ºС
4,358
6,221
23,33
Ерітіндінің қайнау температурасы tк, ºС
134,4
115,2
69,32
Температуралардың маңызды айырмасы Δtп, ºС
9,53
14,25
40,3
Σ = 64,08
Конструкциялық материалдарды таңдау

5-тен 21 %-ға дейін концентрациялардың өзгеру интервалында NaOH қайнап жатқан ерітінді ортасында тұрақты конструкциялық материалды таңдаймыз.
Осы жағдайларда Х18Н10Т маркалы болат химиялық тұрақты болып табылады.
Оның коррозиясының жылдамдығы жылына 0,1 мм-ден кем, жылу өткізгіш коэффициенті λст= 17,5 Втм К.

Жылу өткізу коэффициенттерінің есептеуі

Бірінші жуықтау
І корпус үшін жылуды өткізу коэффициентінің есептеуі
Құбыр қабырғасының қалыңдығы, көбік қалыңдығы және көбіктің жылу өткізгіштігінің коэффициенті:
δст = 0,002 м δн= 0,0005 м λн= 2,42 Вт(м К)

Термиялық кедергілердің сомасы

= 0,000321 м2∙К Вт

Тік беткейдегі буды конденсациялаудағы жылуөткізу
Бірінші жуықтауда бу конденсациясы мен қабырға температураларының айырмасын аламыз Δ t 11 = 1,3 ºС
Су буы конденсатының физикалық қасиеттері

Өлшемі
Корпус

I
II
III
Жылытатын булардың температурасы tг, ºС
143,97
130,081
109,613
Жылытатын бу конденсациясының жылулығы rг, Джкг
2130,15
2178,77
2235,08
Қабықшаның орташа температурасы tпл=tг-Δt2, ºС
143,32
129,431
108,963
Конденсаттың тығыздығы ρж, кгм3
923,012
935,455
951,726
Конденсаттың жылу өткізгіштігі λж, Вт(м К)
0,68467
0,686
0,68479
Конденсаттың жабысқақтығы μж, Па с
0,00019
0,00021
0,00026

Тік беткейде будың конденсациялауы барысындағы жылуөткізу коэффициенті:

α11= 2,04 = 2,04 = 10021,29 Вт(м2К) (3, c. 90)
Тік қайнату құбырларындағы көбіктеп қайнату үшін қабырғадан қайнап жатқан ерітіндіге қарай жылуөткізу

Қайнау жағдайларындағы NaOH ерітіндісінің физикалық қасиеттері

Өлшемі
Корпус

I
II
III
Ерітінді қайнауының температурасы tк, ºС
134,44
115,834
69,3154
Ерітінді концентрациясы х, %
6,52304
9,68297
21
Ерітіндінің жылуөткізгіштігі λ, Вт(м К)
0,6755
0,6414
0,54077
Ерітіндінің тығыздығы ρ, кгм3
994,708
1048,16
1200,6
Ерітіндінің жылу сыйымдылығы c, Дж(кг К)
4164,96
4061,88
3709,97
Ерітіндінің жабысқақтығы μ, Па с
0,00042
0,0006
0,0016
Ерітіндінің үстіртін тартылуы σ, Нм
0,05878
0,06524
0,08704
Ерітіндінің бу пайда болу жылулығы rв, Джкг
2166569
2218664
2334671
Будың тығыздығы, кгм3 ρп=
1,65656
0,94218
0,08768
Атмосфералық қысым барысындағы будың тығыздығы, кгм[3] ρо=
0,58135
0,63096
0,80534

Молекулярлық массасы NaOH = 40 кгкмоль
Молекулярлық массасы Н2О = 18 кгкмоль
19,4351
20,1303
22,62
Ерітіндінің молекулярлық массасы =хМ+(1-х)Мвода=
Қабырғадағы температуралардың ауытқушылығы
Δtст=α11Δt11Σ(δλ)= 10021,291,30,000321 = 4,181 ºС (3, с. 90)
Ерітінді жағындағы қабырға температурасы мен ерітіндінің қайнау температурасы арасындағы айырмасы
Δt21=Δtп1-Δtст-Δt11= 9,53 - 4,181- 1,3 = 4,05 ºС (3, с. 90)
Ерітіндінің табиғи айналымы жағдайында тік қайнату құбырларындағы көбікті қайнау үшін қабырғасынан қайнап жатқан ерітіндіге қарай жылу өткізу коэффициенті:
α21= 780(α11Δt11)0,6 = 780 (10021,291,3)0,6 ∙
∙= 3531,238 Вт(м2К)

Үлесті жылу жүктемелерінің теңдігі бойынша алғашқы жуықтау дұрыстығын тексереміз
q'=α11Δt11= 10021,291,3 = 13027,68 Втм2 (3, с. 90)
q"=α21Δt21= 3531,2384,05 = 14300,63 Втм2 (3, с. 90)
q' != q"
Екінші жуықтауда мынаны аламыз: Δ t12 = 1,5 ºС
α12= α11= 10021,29=9669,114 Вт(м2К) (3, с. 90)

Δtст=α12Δt12Σ(δλ)= 9669,1141,50,000321 = 4,654 ºС (3, с. 90)

Δt22=Δtп1-Δtст-Δt12= 9,53 - 4,654 - 1,5 = 3,376 ºС (3, с. 90)
α22= 780(α12Δt12)0,6 = 780 (9669,1141,5)0,6
= 3766,115 Вт(м2К)
q'=α12Δt12= 9669,1141,5 = 14503,67 Втм2 (3, с. 90)
q"=α22Δt22= 3766,1153,376 = 12714,8 Втм2 (3, с. 90)
q' != q"

t
q'
Δt
q"
1,3
13,03
1,3
14,3
1,5
14,5
1,5
12,71
1-сур.қар.

Үлестік жылу жүктемесін графикалық анықтау

Үшінші жуықтауды мынаны аламыз: Δ t13 =1,385 ºС

α13= α1110021,29 = 9863,863 Вт(м2К) (3, с. 90)
tст= α13t13Σ(δλ)= 9863,8631,3850,000321 = 4,384 ºC (3, с. 90)
t23= Δtп1-Δtст-Δt13= 9,53 - 4,384 - 1,385 = 3,761 ºC (3, с. 90)

α23= 780(α13Δt13)0,6 = 780 (9863,8631,385)0,6
= 3633,331 Вт(м2К)

q'=α13Δt13= 9863,8631,385 = 313661,45 Втм2 (3, с. 90)

q"=α23Δt23= 3633,3313,761 = 13666,31 Втм2 (3, с. 90)
q' ≈ q"

Жылу өткізгіш коэффициенті

K1= = = 1433,677 Вт(м2К) (3, с. 90)

ІІ корпус үшін жылу өткізу коэффициентін есептеу
Бірінші жуықтауда мынаны аламыз Δt 11 = 2,239 °С
Тік беткейдегі бу конденсациясы барысындағы жылуөткізгіш коэффициенті:

α11= 2,04 = 2,04 = 8645,164 Вт(м2К) (3, c. 90)
Δtст=α11Δt11Σ(δλ)= 8645,1642,2390,000321 = 6,211 °C (3, с. 90)

Δt21=Δtп2-Δtст-Δt11= 14,25 - 6211 - 2,239 = 5797 °C (3, с. 90)
Ерітіндінің табиғи айналымы жағдайында тік қайнату құбырларындағы көбікті қайнау үшін қабырғасынан қайнап жатқан ерітіндіге қарай жылу өткізу коэффициенті:

α21= 780(α11Δt11)0,6 = 780 (8645,1642,239)0,6
= 3339,942 Вт(м2К)

q'=α11Δt11= 8645,1642,239 = 19356,52 Втм2 (3, с. 90)
q"=α21Δt21= 3339,9425,797 = 19360,62 Втм2 (3, с. 90)
q' ≈ q"

Жылуөткізгіш коэффициенті:
K2= = = 1358,741 Вт(м2К) (3, с. 90)

ІІІ корпус үшін жылуөткізгіш коэффициентін есептеу
Бірінші жуықтауда мынаны аламыз Δt 11 = 6,822 °С
Тік беткейдегі буды конденсациялаудағы жылуөткізгіш коэффициенті:

α11= 2,04 = 2,04 = 6319,587 Вт(м2К) (3, c. 90)
Δtст=α11Δt11Σ(δλ)= 6319,5876,8220,000321 = 13,83 °C (3, с. 90)
Δt21=Δtп3-Δtст-Δt11= 40,3 - 13,83 6,822 = 19,64 °C (3, с. 90)

Ерітіндінің табиғи айналымы жағдайында тік қайнату құбырларындағы көбікті қайнау үшін қабырғасынан қайнап жатқан ерітіндіге қарай жылу өткізу коэффициенті:
α21= 780(α11Δt11)0,6 = 780 (6319,587·6,822)0,6·
·= 2194,84 Вт(м2К)

q'=α11Δt11= 6319,587·6,822 = 46112,23 Втм2 (3, с. 90)
q"=α21Δt21= 2194,84·19,64 = 43109,74 Втм2 (3, с. 90)
q' ≈ q"

Жылуөткізгіш коэффициенті:

K3= = = 1069,805 Вт(м2К) (3, с. 90)

Температуралардың маңызды айырмасын бөлу

Буландыру құрылғысы корпустарының жылуөткізгіш беттерінің теңдігі шартынан
Жылу жүктемесінің жылуөткізгіш коэффициентіне қатыстылығы:

= = 562,444

= = 571,9279

= = 798,5509
ΣQiKi= 1932,923

Температуралардың маңызды айырмасы:

Δtп1= = 18,64 °C

Δtп2= = 18,96 °C

Δtп3= = 26,47 °C

ΣΔtпi= 64,08 °C

Жылуөткізгіш беттері:
F1= = = 30,17 м[2]

F2= = = 30,17 м[2]

F3= = = 30,17 м[2]

ΣFi= 90,5 м[2]

Температуралардың маңызды айырмаларын салыстыру
Корпус
I
II
III
18,64
18,96
26,47
9,53
14,25
40,3
-48,9
-24,9
52,23

Δtпi, 1-жуықтау
Δtпi, мәнд.есептеу
ε, дәлсіздік, %
5%

Жылуөткізгіш бетінің нақтыланған есебі

Екінші жуықтау

І корпус үшін жылуөткізгіш коэффициентін ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.