Рассчитать и спроектировать выпарную установку непрерывного действия для выпаривания водного раствора KNO3

Выпаривание – процесс концентрирования растворов нелетучих веществ путем удаления жидкого летучего растворителя в виде паров. Сущность выпаривания заключается в переводе растворителя в парообразное состояние и отводе полученного пара от оставшегося сконцентрированного раствора. Выпаривание обычно проводится при кипении, т.е. в условиях, когда давление пара над раствором равно давлению в рабочем объеме аппарата.
Процесс выпаривания относится к числу широко распространенных. Последнее объясняется тем, что многие вещества, например едкий натр, едкое кали, аммиачная селитра, сульфат аммония и др., получают в виде разбавленных водных растворов, а на дальнейшую переработку и транспорт (для сокращения объемов тары и транспортных расходов) они должны поступать в виде концентрированных продуктов.
Концентрирование растворов методом выпаривания – один из наиболее распространенных технологических процессов в химической, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности. На выпаривание растворов расходуется огромное количество тепла, а на создание выпарных установок – большое количество углеродистых и легированных сталей, никеля и других металлов. Поэтому в каждом конкретном случае необходима рациональная организация процесса выпаривания, что позволяет обеспечить максимальную производительность выпарной установки при минимальных затратах тепла и металла.

Главной целью данного расчета выпарных установок является определение выхода греющего пара и нахождение поверхностей теплообмена при заданных концентрациях и расходах раствора.
Выбрали конструкционный материал –сталь марки Х17, стойкий в среде кипящего раствора КОН в интервале изменения концентрации от 16 до 50 %.
Определили поверхность теплообмена F=63 м2. Рассчитанная объемная производительность Vвозд и остаточное давление Рбк, подбираем вакуум насос типа ВВН-25 мощностью на валу N=48 кВт.
Исходя из теории и заданных параметров (начальная массовая концентрация, конечная и т.д.), в данной работе была подобрана трехкорпусная вакуум-выпарная установка с принудительной циркуляцией и соосной греющей камерой, так как она более эффективная и экономически выгодная. Благодаря вакууму снижается температура кипения раствора и повышается полезная разность температур. Использование трех корпусов для выпаривания уменьшает расход свежего пара, а вторичный пар первого корпуса используется для нагрева последующего выпарного аппарата, что существенно приводит к экономии энергии.