Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Курсовой проект: Проектирование варочного цеха сульфитного производства - файл 1.doc


Курсовой проект: Проектирование варочного цеха сульфитного производства
скачать (736.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc737kb.19.11.2011 23:20скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
РЕФЕРАТ

Курсовой проект на тему «Проект варочного цеха сульфитного производства» содержит 3 чертежа формата А1, 1 чертеж формата А2, пояснительную записку на 36 листах формата А4, включающую 1 рисунок, 7 таблиц, 3 литературных источника.

СУЛЬФИТНАЯ ВАРКА, ВЕСЬ SO2, СДУВКИ, ВАРКА, ЦЕЛЛЮЛОЗА, ДРЕВЕСИНА.

Целью курсового проекта является проектирование варочного цеха сульфитного завода.




СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

^ 1 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ВАРКИ СУЛЬФИТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ 6

1.1 Наполнение котла щепой 8

1.2 Заварка до 110 оС и пропитка 10

1.3 Подъем температуры до конечной и варка при конечной температуре (140 0С) 11

1.4 Конечная сдувка (снижение давления) 16

1.5 Отбор крепкого щелока и вымывка 17

^ 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ПАРА НА ВАРКУ 19

2.1 Расчет потребления пара в период заварки (до 110 0С) 21

2.2 Расчет потребления пара в период варки (от 110 до 140 0С) 24

^ 3 РАСЧЕТ И ПОДБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТДЕЛА РЕГЕНЕРАЦИИ 27

3.1 Определение количества варочных котлов 27

3.2 Расчет емкости вымывного резервуара 28

3.3 Подбор циркуляционного насоса 29

3.4 Тепловой расчет и выбор подогревателя варочного раствора 29

^ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 36


ВВЕДЕНИЕ




В настоящее время сульфитный способ производства целлюлозы, наряду с сульфатным, является одним из основных и занимает второе по значимости место в производстве целлюлозы различными способами. Сульфитным способам в основном получают целлюлозу для химической переработки, а также целлюлозу для выработки массовых видов бумаги.

При получении целлюлозы сульфитным способам используют варочный раствор (сульфитную кислоту), содержащий бисульфиты кальция, магния, натрия и аммония, растворенные в сернистой кислоте. Условно состав сульфитной кислоты, например на натриевом основании, можно представить так:

NaHSO3+H2SO3+SO2+H2O .

Варочный раствор для сульфитной варки получают в два этапа. Сначала в кислотном отделе получают сырую кислоту, содержащую 2,8-4,0% всего SO2 и 0,9-1,5% связанного SO2. В отделе регенерации SO2 и тепла сырая сульфитная кислота смешивается с продуктами сдувок, удаляемых из варочных котлов в процессе варки, и получается варочная кислота, содержащая 6,0-10,0% всего SO2 и 0,8-1,2% связанного SO2, температура сульфитной кислоты повышается от 15-250С до 40-750С.

Таким образом, отдел регенерации связывает между собой кислотный и варочный отделы и служит для укрепления варочной кислоты диоксидом серы, регенерируемый из сдувок, и регенерации тепла. Способы регенерации SO2 и тепла условно разделяют на три группы:

  1. Холодный способ. Парогазовые и жидкие сдувки охлаждаются водой и поглощаются холодной сульфитной кислотой. Полнота поглощения SO2 обеспечивается низкой температурой сырой кислоты, при этом избыточное давление в системе практически отсутствует, что снижает металлоемкость оборудования. Недостатком данного способа является потеря тепла сдувок, что повышает расход пара на варку.

  2. Горячий способ. При такой регенерации тепло сдувок полностью используется на нагрев варочной кислоты, а полнота поглощения SO2 достигается повышением давления в системе, что заметно увеличивает металлоемкость оборудования и его стоимость.

  3. Комбинированный способ. Самый распространенный, реализует преимущества холодной и горячей регенерации. Сдувки высокого давления смешиваются с кислотой без охлаждения, а сдувки низкого давления предварительно охлаждаются в теплообменниках холодной водой или сырой кислотой в две ступени, а затем смешиваются с кислотой, цимолосодержащий конденсат выводится из системы в отстойник, что повышает стабильность сульфитной варочной кислоты.


^

1 МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ВАРКИ СУЛЬФИТНОЙ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ




Для характеристики процессов варки и регенерации рассчитаем материальный баланс варки среднежесткой целлюлозы для выработки беленых бумаг. Принимаем, что загрузка щепы производится с паровым уплотнением, варка ведется глухим паром с принудительной циркуляцией и перепуском щелока, система регенерации холодно-горячая (комбинированная), кислота готовится на натриевом основании и котел опорожняется выдувкой.

Зададимся следующими основными величинами:

- объем котла (биметаллический с наружной тепловой изоляцией), м3 ….. 250

- выход целлюлозы из древесины, % ……………………………………….. 50

- состав кислоты, %

весь SO2………………………………………………………………...….... 8,0

Na2O…………………………………………………………………............. 0,9

- объемная степень заполнения котла щепой……………………………… 0,4

- влажность щепы, % ………………………………………………………... 40

- плотность древесины (береза) в абсолютно сухом состоянии, кг/..…….. 550
При влажности в 40% плотность березовой древесины составляет 500,5 кг/м3. Значит, в 1 м3 объема котла загружается абсолютно сухой древесины 500,5 . 0,4 = 200,2 кг.

Выход целлюлозы из 1 м3 варочного котла составит: 200,2.0,5 = 100,1 кг абсолютно сухой или воздушно-сухой 100,1/0,88=113,75 кг. Выход воздушно-сухой целлюлозы за одну варку равен 113,75.250=28437,5 кг или 28,44 т.

Расчет материального баланса будем вести на 1 т воздушно-сухой целлюлозы из котла.

График изменения основных показателей во время варки: температуры, давления, содержания SO2 и Na2O в щелоке, выход целлюлозы и количества отбираемых из котла жидкости – примем согласно рисунок 1.

Для удобства расчета разобьем процесс варки на следующие основные этапы:

  1. Этап наполнения котла щепой и кислотой;

  2. Заварки до 110 0С и пропитки;

  3. Подъем температуры до конечной и варки на конечной температуре;

  4. Конечной сдувки (снижение давления);

  5. Опорожнения котла (выдувка).



Рисунок 1 - Диаграмма изменения основных показателей во время варки, где: 1-температурный график варки; 2-давление; 3- выход древесного остатка; 4-содержание всего SO2; 5- содержание Na2O


^

1.1 Наполнение котла щепой




На 1 т воздушно-сухой целлюлозы, получаемой из котла (880 кг абсолютно сухой), в варочный котел должно быть загружено абсолютно сухой древесины березы 800,0/0,5=1760 кг. Вместе со щепой в котел поступит вода в виде влаги: 1760.(40/60)=1173,33 кг/т целлюлозы или 1173,33.(91/1000)=106,77кг/м3 котла.

Примем, что расход пара на паровой уплотнитель составляет 0,2 т/т целлюлозы и что 90% этого пара конденсируется и остаются в варочном котле. Конденсата пара тогда получим 200.0,9=180кг/т получаемой целлюлозы или 180.(91/1000)=16,38 кг/м3 котла. Будем считать, что этот конденсат размещается целиком в пространстве между щепками. Тогда свободный объем в 1 м3 варочного котла за вычетом объема, занятого щепой и конденсатом, составит 1000-(400+16,38)=583,62 л.

Примем, что при закачке варочной кислоты и перепуске жидкости в котел щепа впитывает 30% кислоты от объема щепы. Тогда объем кислоты на 1 м3 варочного котла составит 583,62+(0,3.400)=703,62 л. Тогда общий объем кислоты в котле будет равен 703,62.250=175905 л.

На 1 т воздушно-сухой целлюлозы закачивается регенерационной кислоты и перепускной жидкости 175905/28,44=6185,13 л. С ними в котел поступает на 1 т целлюлозы 6185,13.0,08=494,81 кг SO2 и 6185,13.0,009=55,67 кг Na2O.

Кроме того, примем во внимание, что варочная кислота и перепускной щелок содержат некоторое количество органических веществ – сахаров, лигносульфоновых соединений и т.п., перешедших в раствор от предыдущих варок. Ориентировочно примем количество органических растворенных веществ в регенерационной кислоте и перепускной жидкости 190 кг/т целлюлозы, тогда содержание их в кислоте 190.1000/6185,3=30,71 г/л.

Общий приход веществ, поступивших в котел при загрузке щепы и закачке кислоты, приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Общий приход веществ, поступивших в котел при загрузке щепы и закачке кислоты

Вещества

Загружаемые в котел

Со щепой

С паром при уплотнении

С кислотой перепуском

Всего

Вода, л

1173,33

180

6185,13

7538,46

Древесина, кг

1760

-

-

1760

Органические растворенные вещества, кг


-


-


190


190

SO2, кг

-

-

494,81

494,81

Na2O, кг

-

-

55,67

55,67


^

1.2 Заварка до 110 оС и пропитка




Во время подъема температуры до110 оС из котла с первыми сдувками уходит жидкость в количестве 5,0 % от общего ее объема (см.рисунок 1), что составит 7538,46.0,05=376,92 л/т воздушно-сухой целлюлозы.

Среднее содержание SO2 и Na2O в удаляемой жидкости приблизительно составит (см. рисунок 1): (6,5+5,6)/2=6,05 % SO2 и (0,74+0,60)/2=0,67 % Na2O.

Следовательно, с жидкостью из котла уйдет 376,92.6,05/100=22,8 кг SO2 и 376,92.0,67/100=2,53 кг Na2O.

Учитывая уплотнения щепы и пониженное отношение Na2O/ древесина, расход SO2 на химические реакции примем равным 9,0 % от абсолютно сухой древесины и условно отнесем его к периоду пропитки.

Расход SO2 составит 1760.0,09=158,4 кг/т целлюлозы.

Общее количество жидкости в котле к концу заварки будут равно 7538,46-158,4=7380,06 л/т целлюлозы. При титре варочной кислоты в конце стоянки: 3,5% SO2 и 0,3% Na2O (рисунок 1) – в растворе будет содержаться 7380,06.,35/100=258,3 кг SO2 и 7380,06.0,3/100=22,14 кг Na2O.

Имея в виду, что в начале варки в котле было 494,81 кг SO2, получим, что в виде газа с первой сдувкой из котла должно уйти SO2 494,81-(258,3+22,8+158,4) =55,31 кг/т целлюлозы.

Парообразование при первой сдувке (на заварке) вследствие относительно низких температур весьма незначительно, и для простоты его можно не учитывать.

Расход Na2O на химические реакции составят 55,67-(22,14+2,53)=31 кг/т целлюлозы. За время заварки переходит в раствор органических веществ(см. кривую выхода, рисунок1) 100-85=15% от массы древесины.

На 1 т получаемой целлюлозы это составит 176.0,15=264 кг.

Из них очень небольшая часть уходит со сдувочной жидкостью. Ко времени проведения жидкой сдувки успевает перейти в раствор 2,0 % веществ от массы древесины или 1760.0,02=35,2 кг.

Средняя концентрация органических веществ в растворе с учетом веществ, поступивших в варочный котел с кислотой и перепускной жидкостью, составит (35,2+190).1000/7538,46=29,87 г/л.

С 376,63 л отбираемой сдувочной жидкости из варочного котла уйдет 29,87.376,63/1000=11,25 кг органических веществ.

Итоговый материальный баланс заварки на 1 т воздушно-сухой целлюлозы приведен в таблице 2.

Таблица 2

Вещества, загруженные в котел

Приход

Расход

Осталось в котле

От химических реакций

Со сдувочной жидкостью

Со сдувочными газами

На химические реакции

всего

Вода, л

-

376,63

-

-

376,63

7380,06

Древесина, кг

-

-

-

264

264

1496

Органические растворенные вещества, кг


264


11,25


-


-


11,25


442,75

SO2, кг

-

22,8

55,31

158,4

236,51

258,9

Na2O, кг

-

2,53

-

31

33,53

22,14


^

1.3 Подъем температуры до конечной и варка при конечной температуре (140 0С)




Во время подъема температуры после стоянки на 110 0С производят перепуск щелока в следующий варочный котел, с которым уходит 20,0 % от общего первоначального объема жидкости или 7538,46.0,2=1507,69 л/т целлюлозы.

Среднее содержание SO2 и Na2O в сдувочной жидкости, отбираемой из варочного котла между 5,5 и 6,5 ч варки, приблизительно составит (3,1+2,2)/2=2,65 % SO2 и (0,26+0,2)/2=0,23 % Na2O.

Следовательно, с перепускной жидкостью из варочного котла уходит 1507.2,65/100=39,95 кг SO2 и 1507,69.0,23/100=3,47 кг Na2O.

Количество жидкости в котле к концу варки ориентировочно определим, приняв, что со сдувками уходит пара 30 кг/т целлюлозы. Тогда объем жидкости в котле к концу варки составит 7380,46-1507,69-30=5832,77 л/т целлюлозы.

При содержании 1 % SO2 и 0,1 % Na2O в конечном щелоке остается 5832,77.1/100=58,32 кг SO2 и 5832,77.0,1/100=5,83 кг Na2O.

Расход Na2O (основания) на химические реакции по разности составит 22,14-(5,83+3,47)=12,5 кг

Расход SO2 на химические реакции мы условно целиком отнесли на период пропитки (заварки). Следовательно, уменьшение содержание SO2 в щелоке должно было произойти за счет SO2, уходящего со сдувками. Следовательно, в виде газообразного SO2 из варочного котла должно уходить 258,9-(39,95+58,32)=157,47 кг.

Подсчитаем теперь более точно, сколько уходит водяного пара со сдувками. Для упрощения допустим, что в газовом пространстве котла находится лишь SO2 и водяной пар. Тогда, по закону Дальтона, общее давление в котле p=p1+p2, где р1- парциальное давление водяного пара,

р2- парциальное давление SO2.

Для каждого из котлов из газов можно написать уравнение Клайперона-Менделеева:

- для водяного пара p1V=G1R1T,

- для SO2 p2V=G2R2T,

Где р1- парциальное давление водяного пара, Па;

Р2- парциальное давление SO2, Па;

V- объем газовой смеси (примем его равным 1 м3);

G1- масса водяного пара, заключенного в этом объеме, кг;

G2- масса SO2, заключенного в этом объеме;

R1- 461,2 (Дж/(кг.0С) -газовая постоянная водяного пара;

R2- 129,8 (Дж/(кг.0С) –газовая постоянная SO2;

T –абсолютная температура газовой смеси, К

В нашем случае сдувки из котла во время варки начинаются через полчаса после окончания стоянки и продолжаются непрерывно до достижения температуры 140 0С. Средняя температура в котле за это время составляет (116,0+140,0)/2=128,0 0С, следовательно Т=273+128=401 К.

Температуре 128 0С то таблицам насыщенного пара отвечает абсолютное давление водяного пара р1=254800 Па (2,6 кгс/см2). Примем, что в результате незначительных колебаний среднее избыточное давление в котле за время варки составляет 593880 Па (6,06 кгс/см2). Общее абсолютное давление в варочном котле будет больше на 101325 Па (на одну физическую атмосферу), то есть будет равно р=593880+101325=695205 Па. Тогда парциальное давление SO2 составит

р2=р-р2=695205-254800=440405 Па.

Подставив значения Клайперона-Менделеева, найдем массу водяного пара и SO2 в 1 м3 парогазовой смеси:

- масса паров воды G1=p1V/R1T=254800.1/(461.2.401)=1.38 кг,

- масса SO2 G2=p2V/R2T=440405.1/(129.8.401)=8.45 кг.

Тогда в парогазовой смеси, удаляемой из варочного котла со сдувками, получим:

- долю водяного пара 1,38/(1,38+8,45).100=14,1 %,

- долю SO2 8.45/(1.38+8.45).100=85.9 %

По нашему расчету со сдувками ушло 159,05 кг SO2, количество сопровождающих водяных паров составит 157,47.14,1/85,9=25,85 кг.

Так как расхождение с предварительно принятой цифрой 30 кг/т целлюлозы получилось небольшим, оставляем ее без изменения.

К концу варки выход целлюлозы составляет 50,0 % от массы исходной древесины или 1760.0,5=880 кг.

После стоянки при температуре 110 0С оставалось нерастворенной древесины 1496 кг. За это время варки в раствор переходит органических веществ 1496-880=616 кг. Из этого количества часть уходит со сдувками в виде газообразных и летучих веществ и часть с перепускной жидкостью (в другой котел или систему регенерации) в виде растворенных веществ.

К началу перепуска, согласно кривой выхода, в раствор переходит

100-77=23% органических веществ древесины или 1760.0,23=404,8 кг, a к концу перепуска 100-65=35% или 1760.0,35=616 кг.

Из этого количества 264 кг перешло в раствор за время заварки, с момента начала подъема температуры в варочный раствор перешло органических веществ:

- к началу перепуска 404,8-264=140,8 кг,

- к концу перепуска 616-264=352 кг.

Вместе с 442,75 кг органических веществ, имеющихся в растворе после заварки, будем иметь органических веществ в растворе:

- к началу перепуска 140,8+442,75=583,55 кг

- к концу перепуска 352+442,75=794,75 кг

К началу перепуска в котле находится 7380,06 л жидкости. Концентрация органических веществ в варочном растворе в этот момент будет равна 583,55.1000/7380,06=79,07 г/л.

К концу перепуска со сдувками уйдет около 20 кг водяных паров, в котле останется жидкости 7380,06-(1507,69+20)=5852,37 л.

Концентрация органических веществ в варочном растворе после перепуска составит 794,75.1000/5852,37=135,8 г/л.

Средняя концентрация органических веществ в варочном растворе за время перепуска будет равна (79,07+135,8)/2=107,44 г/л.

Следовательно, с перепуском из варочного котла уйдет растворенных органических веществ 107,44.1507,69/1000=161,99 кг.

Всего за время заварки и варки со сдувочной и перепускной жидкостью уйдет растворенных органических веществ 11,25+161,99=173,24 кг. Эти вещества перейдут в варочную кислоту для следующей варки. Мы приняли, что с варочной кислотой и перепускной жидкостью в котел поступает органических веществ 190 кг/т целлюлозы. Оставим принятое значение без изменений.

Количество газообразных и летучих продуктов, уходящих со сдувками, примем, по данным лаборатории ЛТА, в процентах от абсолютно сухой древесины: углекислого газа 0,75; ацетона 0,33; метилового спирта 0,48; фурфурола и цимола 2,2; уксусной кислоты 0,21; муравьиной кислоты 0,22; всего получается 3,99 или округленно 4 % от массы загруженной древесины. В пересчете на 1 т целлюлозы это составит 1760.0,04=70,4 кг.

За вычетом этих веществ из общего количества органических веществ, перешедших в раствор при варке (616 кг), останется в варочном растворе 616-70,4=545,6 кг. Из них, в свою очередь 107,44 кг уходит с перепускной жидкостью; итого остается в котле 545,6-107,44=438,16 кг. Вместе с ранее имевшимися в варочном растворе 442,75 кг органических веществ это составит 438,16+442,75=880,91 кг.

Концентрация органических веществ, оставшихся в щелоке к концу варки, будет равна 880,91.1000/5832,77=151,04г/л.

Итоговый материальный баланс на 1 т воздушно-сухой целлюлозы для периода варки представлен в таблице 3.

Таблица 3

Вещества, загруженные в котел

Приход

Расход

Осталось в котле

От химических реакций

Со сдувочной жидкостью

Со сдувочными газами

На химические реакции

всего

Вода, л

-

1507,69

30

-

1537,69

5832,77

Древесина, кг

-

-

-

616

616

880

Органические вещества, кг

-газообразные и летучие

-растворенные


70,4

545,6


-

107,44


70,4

-


-

-


70,4

107,44


-

880,91

SO2, кг

-

39,95

157,47

-

197,42

61,48

Na2O, кг

-

3,47

-

12,5

15,97

6,17
^

1.4 Конечная сдувка (снижение давления)




При проведении конечной сдувки давление в варочном котле снижается с 0,6 до 0,2 МПа (с 6,0 до 2,0 кгс/см2). За это время из котла уходит значительное количество SO2 и титр щелока снижается с 1,0 до 0,3 % SO2. Можно с небольшим приближением считать, что в конечный момент сдувки в газовом пространстве котла не будет содержаться SO2, а будет находиться только водяной пар. Давлению насыщенного пара 0,2 МПа, то есть 0,3 МПа абсолютного давления, отвечает температура около 133 0С. Следовательно, будем считать, что после завершения конечной сдувки температура содержимого котла равна 133 0С. Снижение температуры содержимого котла вызывает выделение пара, уходящего при конечной сдувке из варочного котла вместе с остаточным SO2.

Если принять теплоемкость древесного остатка (целлюлозы) и органических растворенных веществ щелока равной 1,34 кДж/(кг.0С), то при снижении температуры содержимого котла со 140 до 133 0С выделится всего тепла [5832,77.4,19+(880+880,91).1,34](140-133)=187592,46 кДж.

Средняя температура жидкости в котле за время проведения конечной сдувки будет равна (140+133)/2=136,5 0С. Этой температуре то таблицам насыщенного пара отвечает теплота испарения 2158,8 кДж/кг. Следовательно, пара при конечной сдувке выделится 187592,46/158,8=86,9 кг.

Жидкости в варочном котле после завершения конечной сдувки будет 5832,77-86,9=5745,87 л.

В щелоке (варочном растворе) после завершения конечной сдувки останется SO2 5745,87 .0,03=17,24 кг. При конечной сдувке из варочного котла уходит SO2 61,78-17,24=44,24 кг.

Концентрация органических веществ в щелоке к моменту начала выдувки массы из котла будет равна 880,91.1000/5745,87=153,31 г/л.

Итоговый баланс конечной сдувки приведен в таблице 4.

Таблица 4

Вещества

Находилось в котле к концу варки

Уходит с конечной сдувкой

Осталось в котле к моменту вымывки

Вода, л(пар,кг)

5832,77

86,9

5745,87

Целлюлоза, кг

880

-

880

Органические вещества, кг

880,91

-

880,91

SO2, кг

61,48

44,24

17,24

Na2O, кг

6,17

-

6,17


^

1.5 Отбор крепкого щелока и вымывка




Во время отбора крепкого щелока избыточное давление в варочном котле снижается со 196 кПа (2,0 кгс/см2) до 0 и температура соответственно падает со 133 до100 0С.

Примем степень отбора крепкого щелока 90,0 % от находящегося в котле к этому моменту времени, что составит 5745,87.0,9=5171,28 л/т целлюлозы, и содержащего 880,91.0,9=792,82 кг растворенных органических веществ.

За счет охлаждения отобранного из варочного котла крепкого щелока выделится тепла (5171,28.4,19+792,82.1,34)(133-100)=750091,38 кДж.

При среднем избыточном давлении в варочном котле (196+0)/2=98 кПа или 199 кПа (2,03 кгс/ см2) абсолютного давления теплота испарения будет равна2205,3 кДж/кг. Пара выделится 750091,38/2205,3=340,13 кг/т целлюлозы, тогда в баке крепких щелоков останется 5171,28-340,13=4831,15 л/т целлюлозы.

Концентрация органических веществ в оставшемся объеме крепкого щелока будет равна 793,82.1000/4831,15=164,31 г/л.

При 90 %-ном отборе крепкого щелока из варочного котла в массе перед вымывкой останется 574,59 л щелока, содержащего 88,09 кг растворенных органических веществ, 17,24-17,24.0,9=1,72 кг SO2 и 6,17-6,17.0,9=0,62 кг Na2O, и на биохимическую переработку будет передано 4831,15 л крепкого щелока, содержащего 793,82 кг растворенных органических веществ.

Количество So2, уходящего с паром вскипания при самоиспарении из бака крепких щелоков и в отдувочной колонне, примем равным 50,0 % от SO2, содержащегося в щелоке после конечной сдувки, то есть 17,24.0,9/2=7,76 кг. Другие 7,76 кг SO2 останутся в крепком щелоке, и 514,59.0,003=1,54 кг SO2 останутся в котле с целлюлозной массой.

Суммарный материальный баланс для данной сульфитной варки приведен в таблице 5.

Общее количество жидкости, уходящей в систему регенерации из котла со сдувками, перепуском и горячими конденсатами, составит 376,63+153,63+(86,9.0,9)+164,31=2148,09 л/т целлюлозы, где 0,8 –степень возврата охлажденного конденсата конечной сдувки.

Сюда же можно отнести и горячий конденсат после охлаждения парогазов отдувочной колонны, для расчета которого примем, что из щелока паром отдувается 50,0 % от SO2, уходящего при самоиспарении и в отдувочной колонне: 7,76/2=3,88 кг, и концентрация SO2 в конденсате 7,0 %. Тогда количество конденсата паров воды после отдувочной колонны составит 0,1.3,88/0,007= 55,43л.

Итого в систему регенерации приходит 2148,09+55,43=2203,52 л.

Процент регенерации жидкости по отношению к количеству варочной кислоты в котле составит Rж=2203,52/6185,13.100=35,63 %.

Общее количество SO2, уходящего в систему регенерации со сдувочной и перепускной жидкостью, сдувочными газами и конденсатом, равно 62,75+257,02+7,76=327,53 кг/т целлюлозы.

Процент регенерации SO2 (по отношению к количеству SO2 в варочной кислоте) составит RSO2=327.53/494.81.100=66.19 %.

Общий расход SO2 на варку (химические реакции плюс потери в конечном щелоке) составит 158,4+7,76+1,54=167,7 кг/т целлюлозы, что эквивалентно 83,85 кг серы на 1 т целлюлозы.

Общий расход Na2O на одну варку составит 55,67, что эквивалентно 55,67.106/62=95,18 кг 100 %-ной Na2CO3 или 95,18/0,95=100,19 кг 95 %-ной технической Na2CO3.
Таблица 5

Вещества

Приход

со щепой

с кислотой и перепускной жидкостью

с конденсатом пара

от химических реакций

всего

Вода, л (пар, кг)

1173,3

6185,13

180

-

7538,46

Древесина (целлюлоза),кг

1760

-

-

-

1760

Органические вещества, кг;

- газообразные и летучие

-растворенные

-

-

-

190

-

-

70,4

880,91

70,4

1070,91

SO2, кг

-

494,81

-

-

494,81

Na2O, кг

-

55,67

-

-

55,67


Окончание таблицы 5

Вещества

Расход

Осталось

Всего

со сдувочной и перепускной жидкостью

со сдувочными газами

на химические реакции

с паром вскипания

в баке

щелока

в котле

Вода, л (пар, кг)

1884,32

116,9

-

164,31

4831,15

574,59

7538,46

Древесина (целлюлоза),кг

-

-

880

-

-

880

1760

Органические вещества, кг;

- газообразные и летучие

-растворенные

-

190

70,4

-

-

-

-

-

-

792,82

-

88,09

70,4

1070,91

SO2, кг

62,75

257,9

158,4

7,76

7,76

1,54

494,81

Na2O, кг

6

-

43,5

-

5,56

0,62

55,67
^

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ПАРА НА ВАРКУ




Расход пара на варку может быть подсчитан теоретически путем суммирования всех тепловых затрат. Сделаем такой расчет на одну варку, используя полученные данные материального баланса варки. Расчет будем вести отдельно для периодов заварки (подъем температуры до 110 0С и стоянки на заварке) и варки (подъем температуры от 110 0С до конечной и стоянка при этой температуре), так как расход пара на заварку и варку обычно сильно различаются между собой.
Примем для расчета следующие данные:
Объем котла нетто, м3 ………………………………………………………………. 250

Площадь наружной поверхности, м2 ………………………………………………..270

Средняя толщина стальной стенки, мм……………………………………………….28

Масса кожуха котла (с арматурой), т………………………………………………….80

Толщина тепловой изоляции, мм……………………………………………………...50

Масса изоляционного слоя, т………………………………………………………….11

Теплоемкость, (кДж/(кг.0С):

стали, с1 ………………………………………………………………………...0,49

тепловой изоляции, с2…………………………………………………………0,92

абсолютно сухой древесины, целлюлозы и

растворенных в щелоке органических веществ, с3.........................................1,34

варочная кислота, с4 …………………………………………………………..4,19

Средняя температура стального кожуха, 0С:

В начале заварки ……………………………………………………………….. 80

В конце заварки ………………………………………………………………. 105

В конце варки …………………………………………………………………. 140

Средняя температура тепловой изоляции, 0С:

В начале заварке ……………………………………………………………….. 70

В конце заварки ………………………………………………………………... 80

В конце варки …………………………………………………………………... 90

Начальная температура, 0С:

Щепы и влаги в ней (после загрузки с паровым уплотнением)…………….. 80

Варочной кислоты (после смешения с перепускной жидкостью)…………... 80

Конденсат пара, оставшегося в котле после уплотнения щепы…………….. 90
По данным материального баланса:
Выход воздушно-сухой целлюлозы из котла, т ………………………………… 28,44

Количество абсолютно сухой щепы,

загружаемой в котел, кг ………………………………………… 1760.28,44=50054,4

Количество влаги в щепе, кг …………………………………. 1173,3.28,44=33368,65

Количество конденсата пара

(при уплотнение щепы), кг…………………………………………180,0.28,44=5119,2

Количество закачанной кислоты (регенерационная

кислота плюс перепускная жидкость), л ………………….. 6183,13.28,44=175848,22

Количество кислоты, уходящей из котла

с жидкой сдувкой, л…………………………………………… 376,63.28,44=10711,36

Количество перепуска, отбираемого из котла, л ……………. 1507,69.28,44=42878,7
Режим варки, в часах:

Подъем температуры до 110 0С: …………………………………………………… 2,0

Стоянка на заварке (на 110 0С): ……………………………………………………. 3,0

Подъем температуры от 110 до 140 0С: …………………………………………... 2,5

Стоянка на конечной температуре (140 0С): ……………………………………… 1,0
^

2.1 Расчет потребления пара в период заварки (до 110 0С)




Расход тепла в период заварки складывается из следующих статей, рассмотрим эти статьи.

1. Нагрев абсолютно сухой щепы и растворенных органических веществ. Количество органических веществ, содержащихся в исходной кислоте, заливаемой в котел, составляет 190 кг/т целлюлозы или всего 190,0.28,44=5403,6 кг. Из них 11,25 кг/т, или всего 11,25.28,44=319,95 кг, уходит со сдувочной жидкостью при средней температуре (80+110)/2=95 0С.

Q1= 50054,4.1,34.(110-80)+319,95.1,34.(95-80)+(50054,4-319,95).1,34.(110-80)=2222980,6 кДж.

2. Нагрев влаги в щепе

Q2=33368,65.4,19(110-80)=2222980,6 кДж.

3. Нагрев конденсата пара парового уплотнителя

Q3=5119,2.4,19.(110-90)=428988,96

4. Нагрев кислоты. Проведение жидкой сдувки начинается при температуре 80 0С и заканчивается при 110 0С, следовательно, средняя температура, до которой успевает нагреться отбираемая жидкость, составляет 95 0С. Остальное количество кислоты нагревается до 110 0С.

Q4=10711,36.4,19.(95-80)+(175848,22-10711,36).4,19.(110-80)=214300912,38 кДж.

5. Нагрев тепловой изоляции

Q5=11000.0,92.(80-70)=101200 кДж.

6. Нагрев кожуха котла

Q6=80000.0,49(105-80)=980000 кДж.

7. Потери от теплоотдачи в окружающую среду. Определяются по формуле

Q7=KF.[(t1-t21+(t/1-t22],

где К –общий коэффициент теплопередачи от содержимого варочного котла окружающему воздуху, Вт/(м2.0С);

F –площадь наружной поверхности варочного котла (270 м2);

t1 –средняя температура варочной кислоты за время подъема температуры, (80+110)/2=95 0С;

τ1 –продолжительность подъема температуры (2,0 ч)

t1/ -температура варочной кислоты за период стоянки (110 0С);

τ2 –продолжительность стоянки (3,0 ч);

t2 –температура помещения (25 0С).

Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле ,

Где α1 –коэффициент теплоотдачи от кислоты к обмуровке варочного котла,

1200 Вт/(м2.0С);

α2 –коэффициент теплоотдачи от стенок котла в окружающую среду, представляет собой сумму коэффициентов теплоотдачи конвекцией и излучением, 12 Вт/(м2.0С);

��1 –теплопроводность стальной стенки, 58 Вт/(м2.0С);

��2 –теплопроводность изоляции, 0,6 Вт/(м2.0С)

δ1 –толщина стальной стенки варочного котла, 0,028 м;

δ2 –толщина тепловой изоляции, 0,5 м.

Получается Вт/(м2.0С).

Тогда Q7=5,95.270.((95-25).2+(110-25).3)=634567,5 кДж.

8. Потери со сдувками. Потери тепла со сдувками обусловлены парообразованием и теплом десорбции газообразного SO2, уходящего из котла. Это тепло отнимается от содержимого котла, и его необходимо восполнить за счет тепла свежего пара, вводимого в котел.

Во время заварки, когда температура в котле относительно низкая, парообразование при сдувках очень незначительно, так что практически с этой потерей можно не считаться. В период заварки со сдувками удаляется SO2 55,31кг/т целлюлозы. Тепло десорбции SO2 равно теплу абсорбции:

Q8=31.1000.55,31/64.28,44=761929,82 кДж.

Общие затраты тепла составят Qзат=30755018,46 кДж.

Полная сводка расхода тепла на заварку с распределением по статьям затрат показана в таблице 6.

Из анализа полученных данных можно сделать вывод, что наибольшее количество тепла затрачивается на нагрев закачиваемой варочной кислоты, что составляет 69,7 % всех затрат тепла на заварку.

Примем, что свежий пар поступает в подогреватель при избыточном давлении 0,7 МПа и температуре перегрева 220 0С, теплосодержание такого пара равно 2890 кДж/кг. Температуру конденсата примем 150 0С.

Расход пара на заварку будет равен D1=30755018,46/(2890-150.4,19)=13599,39 кг, или на 1 т воздушно-сухой целлюлозы это составит 13599,39/28,44=478,18 кг.

Таблица 6

Статьи расхода тепла на заварку

Тепло, кДж/т

%

1. Нагрев щепы и органических веществ Q1

2222980,6

7,2

2. Нагрев влаги в щепе Q2

4194439,3

13,6

3. Нагрев конденсата парового

уплотнителя Q3

428988,96

1,4

4. Нагрев кислоты Q4

21430912,28

69,7

5. Нагрев тепловой изоляции Q5

101200

0,3

6. Нагрев кожуха котла Q6

980000

3,2

7. Потери тепла теплоотдачей Q7

634567,5

2,1

8. Потери со сдувками Q8

761929,82

2,5

Итого Qзат

30755018,46

100


^

2.2 Расчет потребления пара в период варки (от 110 до 140 0С)




Рассмотрим, что будет влиять на расход тепла в период подъема температуры до конечной и собственно варки.

1. Нагрев щепы (целлюлозы) и органических растворенных веществ древесины. Во время проведения перепуска жидкости, который проводится в период от 116 до 128 0С, из варочного котла уходит органических веществ 107,44 кг/т целлюлозы, или всего 107,44.28,44=3055,59 кг. Средняя температура, до которой они успевают нагреться (116+128)/2=122 0С. Остальное количество органических веществ древесины в виде волокон и растворенных веществ остается в котле и нагревается до 140 0С.

Q1=3055,59.1,34.(122-110)+50054,4+5403,6-319,95-3055,59).1,34.(140-110)=2142848,78 кДж

2. Нагрев влаги в щепе

Q2=33368,65.4,19.(140-110)=4194439 кДж

3. Нагрев конденсата пара парового уплотнителя

Q3=5119,2.4,19.(140-110)=643483,44 кДж

4. Нагрев кислоты. С перепускной жидкостью при средней температуре 1220С уходит из варочного котла 42878,7 л кислоты. Остальное ее количество нагревается до 140 0С.

Q4=42878,7.4,19.(122-110)+(175848,22-42878,7-10711,36).4,19.(140-110)=17523791,75 кДж.

5. Нагрев тепловой изоляции

Q5=11000.0,92.(90-80)=101200 кДж.

6. Нагрев стального кожуха котла

Q6=80000.0,49.(140-105)=1372000 кДж

7. Потери от теплоотдачи в окружающую среду. Определяется по формуле

Q7=KF.[(t1-t21+(t/1-t22],

где К –общий коэффициент теплопередачи от содержимого варочного котла окружающему воздуху, 5,95 Вт/(м2.0С);

F –площадь наружной поверхности варочного котла (270 м2);

t1 –средняя температура варочной кислоты за время подъема температуры, (110+140)/2=95 0С;

τ1 –продолжительность подъема температуры (2,5 ч)

t1/ -температура варочной кислоты за период стоянки (140 0С);

τ2 –продолжительность стоянки (1,0 ч);

t2 –температура помещения (25 0С).
Тогда Q7=5,95.270.((125-25).2,5+(140+25).1)=586372,5 кДж.

8. Потери тепла со сдувками. Согласно расчету материального баланса, со сдувками в период варки уходит пара 30 кг/т целлюлозы или всего 30,0.28,44=853,2 кг.

Во время подъема температуры сдувки начинается при 116 0С и продолжается 2 часа; средняя температура для этого периода (116+140)2=128 0С. Скрытая теплота парообразования для воды при 128 0С равна 2180 кДж/кг. Тепло десорбции 157,4 кг SO2 , выделившихся со сдувками в виде газа, определено выше равным 76274,5 кДж/т воздушно-сухой целлюлозы. Следовательно, потери тепла составят Q8=2180.853,2+76274,5.28,44=4029222,78 кДж.

Общие затраты тепла Qзат=30593358,25 кДж.

Полная сводка расхода тепла при подъеме температуры после заварки и собственно варке, с распределением по статьям затрат, показана в таблице 7.

Таблица 7.

Статьи расхода тепла на заварку

Тепло, кДж/т

%

1. Нагрев щепы (целлюлозы) и органических веществ древесины Q1

2142848,78

7

2. Нагрев влаги в щепе Q2

4194439

13,7

3. Нагрев конденсата парового

уплотнителя Q3

643483,44

2,1

4. Нагрев кислоты Q4

17523791,75

57,3

5. Нагрев тепловой изоляции Q5

101200

0,3

6. Нагрев кожуха котла Q6

1372000

4,5

7. Потери тепла теплоотдачей Q7

586372,5

1,9

8. Потери со сдувками Q8

4029222,78

13,2

Итого Qзат

30593358,25

100


Расход пара (тех же параметров, что и для заварки) будет равен

D1=30593358,25/(2890-150.4,19)=13527,91 кг или на 1 т воздушно-сухой целлюлозы 13527,91/28,44=475,66 кг.

Общий теоретический расход пара на всю варку составит

D=475,66+478,18=953,84 кг/т целлюлозы.

Фактически расход пара за счет потерь в паропроводах на теплопередачу и утечки примем на 5,0 % больше: 953,84.1,05=1001,53 кг/т целлюлозы.

Вместе с расходом пара на уплотнение щепы (200 кг) общий расход пара на варку составит 1001,53+200=1201,53 кг или 1,2 т/т целлюлозы.

Часовые расходы пара в период заварки и варки с учетом потерь в паропроводах составит:

На период заварки 13599,39/2.1,05=7139,68 кг/ч

На период варки 13527,91/2,5.1,05=5681,72 кг/ч.
^

3 РАСЧЕТ И ПОДБОР ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОТДЕЛА РЕГЕНЕРАЦИИ



3.1 Определение количества варочных котлов




Расчет будем вести исходя из суточной производительности (тонн воздушно-сухой целлюлозы) одного котла Мсут=B.V.24/1000.τ,

где В –выход воздушно-сухой целлюлозы из 1 м3 котла, кг;

V –объем котла нетто, м3;

τ –полный оборот котла без простоев, ч.

При варке сульфитной целлюлозы с выходом 49-50 % обычно получается среднежесткая целлюлоза и соответственно полный оборот котла при опорожнении вымывкой составит 10 часов. Тогда

Мсут = 113,75 . 250 . 24 / 1000 . 10 = 68,25 т.

Зная суточную производительность одного котла, рассчитаем необходимое количество котлов (n), устанавливаемых в варочном отделе при заданной производительности: n=Qсут/Mсут=250/68,25=3,66.

Принимаем к установке четыре варочных котла объемом 250 м3.

Годовая производительность (Мгод, Т) варочного котла (отдела) рассчитывается на 350 рабочих дней с учетом неизбежных простоев оборудования: Мгод=(Мсут/к).350, где к –средний коэффициент простойного времени (1,03-1,08), при сульфитной варке при опорожнении котла выдувкой или вымывкой его обычно принимают равным 1,05.

Мгод=(68,25/1,05).350=22750 т.

^

3.2 Расчет емкости вымывного резервуара




Для приема сваренной массы из котла вместо сцеж устанавливают вымывные или выдувные резервуары. Один резервуар устанавливается на 4-6 варочных котлов. Вместимость резервуара составляет 600-1700 м3, полезный объем 80 %. Масса из котла поступает с концентрацией 10%.

Ставим один резервуар на четыре варочных котла объемом 250 м3. После варки получается 28,44 т целлюлозы, тогда полный объем резервуара

V=28,44.4/0,1.0,8=1422 м3.

Выбираем к установке один вымывной резервуар объемом 1600 м3.


^

3.3 Подбор циркуляционного насоса




Циркуляционный насос работает в составе системы обогрева варочного котла, и его производительность зависит от гидромодуля варки и кратности циркуляции. При варке сульфитной целлюлозы в котлах периодического действия кратность циркуляции (количество проходов всего объема жидкости через систему циркуляции) должна составлять 4,5-6 раз в час. Объем жидкости, циркулирующей между варочным котлом и подогревателем щелоков: Vж=V.M, где V –количество жидкости, закачиваемой в котел, м3/т;

М –количество целлюлозы, получаемой за одну варку, т.

В нашем случае это составит Vж=28,44.6185,13=175905,1 или 175,91 м3. Теоретически производительность насоса (Q) должна составлять

Q=175,91.6=1055,46 м3/ч.

Фактически, согласно техническим характеристикам варочных установок периодического действия, комплектуемых теплообменниками, при кратности циркуляции 6 для котла объемом 250 м3 производительность насоса принимается 1200 м3, напор 25 м. Тогда мощность на валу двигателя составит

N=1200.1060.25/3600.102.0,7=123,72 кВт.


^

3.4 Тепловой расчет и выбор подогревателя варочного раствора




Площадь поверхности нагрева подогревателя зависит от времени подъема температуры содержимого варочного котла до заданной, т.е. от температурного графика варки и кратности циркуляции. Исходя из этого на 1 м3 емкости котла должно приходится 0,3-0,5 м3 поверхности подогревателя.

Принимаем, что в качестве греющей среды будет использоваться насыщенный водяной пар давлением 0,7 МПа. Расчет будем вести по имеющемуся температурному графику варки раздельно для периодов подъема температуры на заварке и собственно варке (до 110 и 140 0С соответственно).

Тепловой расчет подогревателя для периода заварки

Для расчета нам понадобится общая масса варочного котла

G=G1+G2+G3+G4+G5,

где G1 –масса кожуха котла с арматурой, 80000 кг

G2 –масса тепловой изоляции, 11000 кг;

G3 –масса загруженной щепы, 50054,4 кг;

G4 –масса жидкости, 33368,65+5119,2+175848,22=214336,07 кг;

G5 –масса органических веществ, 5403,6кг;
G=80000+11000+50054,4+214336,07+5403,6=360794,07 кг.

Тогда средняя удельная теплоемкость варочного котла будет равна


Подставив в эту формулу значения теплоемкостей получим

.
Варочный раствор для сульфитной варки является сильно агрессивной средой, поэтому выбираем конструктивный материал для трубок подогревателя типа 10Х17Н13М2Т.

Здесь целесообразно использовать трубы размером 25, 32 или 38х2,5; назначаем для подогревателя трубы 32х2,5 мм. Теплопроводность материала труб (��тр) составляет 17,5 Вт/(м2.0С).

Коэффициент теплопередачи со стороны конденсирующегося пара

,

где ξt –поправочный коэффициент, учитывающий зависимость физических свойств конденсата от температуры, для воды равен 1,0;

λ1 –теплопроводность конденсата при температуре насыщения, принимаем 68,1.10-2;

ρ1 –плотность конденсата при температуре насыщения, в нашем случае 902,35 кг/м3;

r1 –удельная теплота парообразования, 2065,8.103 Дж/кг;

μ1 –динамическая вязкость конденсата при температуре насыщения, 168,2.10-6 Па.с;

ΔТ1–разность температур конденсации и поверхности стенки трубок, 0С;

Н –высота труб подогревателя, принимаем равной 4,0 м.

Тогда .

Если водяной пар содержит воздух или другой конденсирующийся газ, то теплоотдача в процессе конденсации пара сильно ухудшается. Кроме того, наличие на стенках труб подогревателя различных загрязнений создает дополнительное термическое сопротивление. Это учитывается путем введения специальных коэффициентов φ1 и φ2 соответственно.

Расчетный коэффициент теплоотдачи со стороны пара

α= α1.φ1.φ2, тогда α=5113,87.0,8.0,9=3681,99 Вт/(м2.0С).

Для определения коэффициента теплоотдачи от стенки к нагреваемому варочному раствору необходимо знать среднюю температуру за время заварки.

Средняя температура варочного раствора составит

Тсрп-ΔТ=Тп-(Ткн)/ln[(Тпн)/(Тнк)],
где Tп –температура греющего пара, 165 0С;

Тн –начальная температура варочного раствора, 74 0С;

Тк –конечная температура варочного раствора, 110 0С;
Тср= 165,5-(110-74)/ln[(165-74)/(165-110)]=93,5 0С.

Критерий Рейнольдса для варочного раствора

Re=ω.dвн2,

где ω –скорость движения варочного раствора в трубах подогревателя, примем 1,2 м/с;

dвн –внутренний диаметр труб, 0,027 м;

υ2 –кинематическая вязкость варочного раствора при его средней температуре, 0,32.10-6 м2/с.

Отсюда критерий Re=1,2.0,027/0,32.10-6=101250.

Так как критерий Re >10000, коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к варочному раствору рассчитываем, используя критериальное уравнение для развитого турбулентного режима:

Nu =0,021.Re0.8Pr0,43(Pr/Prст)0,25,

где Pr –критерий Прандтля при средней температуре варочного раствора,

Pr=υ2.ρ2.c2222;

ρ2 –плотность варочного раствора при его средней температуре, принимаем 965,2 кг/м3;

c2 –удельная теплоемкость варочного раствора при его средней температуре, 3,9.103 кДж/(кг.0С);

λ2 –теплопроводность варочного раствора при его средней температуре, 0,686 Вт/(м2.0С);

α2 –температуропроводность, м2/с,

α222ρ2;

Prст –критерий Прандтля для варочного раствора при имеющейся температуре стенки.

У капельных жидкостей с возрастанием температуры критерий Pr уменьшается. Следовательно, для капельных жидкостей при нагревании отношение Pr/Prст >1,0, а при охлаждении Pr/Prст <1,0. На этом основании при проектировании теплообменников в расчете коэффициентов теплоотдачи для нагреваемых сред можно принимать (Pr/Prст)0,25=1,0, допуская небольшую погрешность в сторону уменьшения коэффициента теплоотдачи.

Определяем критерий Прандтля и Нуссельта для варочного раствора:

Pr=(0,32.10-6.965,2.3,9.103)/0,686=1,756;

Nu=0,021.1012500,81,7560,43.1=270,2.

Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к варочному раствору

α2=Nu.λ2/dст составит α2=270.0,686/0,027=6865 Вт/(м2.0С).

В процессе работы подогревателя стенки труб (особенно со стороны варочного раствор) достаточно быстро покрываются слоем накипи. Поэтому в целях обеспечения некоторого запаса поверхности теплообмена, для расчета на толщину слоя накипи со стороны варочного раствора, принимают δ3 – 0,001 м.

Теплопроводность накипи (λ3) принимаем 2 Вт/(м2.0С).

Коэффициент теплоотдачи

k,

где δст –толщина стенки труб, м;

λст –коэффициент теплопроводности материала стенки трубы подогревателя, Вт/(м2.0С);

λ3 –коэффициент теплопроводности слоя загрязнения, Вт/(м2.0С).

k=1/(1/3681,99+0,0025/17,5+0,001/2+1/6865)=943,29 Вт/(м2.0С).

Определяем температуру поверхности стенки трубок со стороны конденсирующегося пара Тстп-(k.ΔТ)/α,

Тст1=165-(110-74)/ln[(165-74)/(165-110)].943,29/3681,99=165-(71,5.0,256)=146,68 0С.

Проверяем принятую разность температур пар – стенка:

ΔТ/1= Тпст1=165-146,7=18,3 0С.

Следовательно, она незначительно отличается от ранее принятой.

Удельная тепловая производительность подогревателя

kF=(Gc)/τ1ln[(Tn-Tн)/(Тпк)],

где τ1 –время подъема температуры (заварки), 2 часа.

Отсюда

kF=(360794,07.2,83)/2.ln[(165-74)/(165-110)]=257062,1 кДж/(ч 0С) или 257062,1/3,6=71406,14 Вт/0С.

Площадь теплообмена подогревателя, необходимая для обеспечения подъема температуры от 74 до 110 0С в течении двух часов (заварки),

F=kF/k=71406,14/943,29=75,7 м2.
Тепловой расчет подогревателя для периода варки

Коэффициент теплопередачи со стороны конденсирующегося пара

,

.

Расчетный коэффициент теплоотдачи со стороны пара

α= α1.φ1.φ2, тогда α=6081,05.0,8.0,9=4378,36 Вт/(м2.0С).

Средняя температура варочного раствора составит

Тсрп-ΔТ=Тп-(Ткн)/ln[(Тпн)/(Тнк)],

Тср= 165,5-(140-110)/ln[(165-110)/(165-140)]=119,84 0С.

Определяем температуру поверхности стенки трубок со стороны конденсирующегося пара Тстп-(k.ΔТ)/α,

Тст1=165-(140-110)/ln[(165-110)/(165-140)].943,29/3681,99=155,25 0С.

Проверяем принятую разность температур пар – стенка:

ΔТ/1= Тпст1=165-155,25=9,75 0С.

Следовательно, она незначительно отличается от ранее принятой.

Удельная тепловая производительность подогревателя

kF=(Gc)/τ1ln[(Tn-Tн)/(Тпк)],

где τ1 –время подъема температуры (заварки), 2 часа.

Отсюда

kF=(360794,07.2,83)/2,5.ln[(165-110)/(165-140)]=322020,88 кДж/(ч 0С) или 322020,88/3,6=89357,28 Вт/0С.

Площадь теплообмена подогревателя, необходимая для обеспечения подъема температуры от 74 до 110 0С в течении двух часов (заварки),

F=kF/k=89357,28/943,29=94,83 м2.

По нашим расчетам принимаем теплообменник с площадью теплообмена 100 м2, числом трубок 166 и длиной их 6 м, диаметр кожуха 1 м.

^

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


1. Непенин Н.Н. Технология целлюлозы. Т.1. Производство сульфитной целлюлозы, Москва, 1976 г.

2. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Москва,1961 г.

3. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию «Технология химической переработки древесины», Хабаровск, ХГТУ, 1999 г.




Скачать файл (736.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru