Кристаллизация из растворов в химической промышленности - Лебедев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
ш-= Г+17 Г+17 ь
и его перегрев в сепараторе Д<=<См- — <мат.=43,3— 40,0=3,3°С.
3. Рассчитав барометрическую высоту аппарата
Лт.-Лс. 98 066 - 2670 ..
Нь = -р^7Г =-------------Ибо— = 7-0 *
из уравнения (52) определим напор Лр, создаваемый разностью плотностей суспензии в циркуляционной трубе и кристаллизаторе.
Если в первом приближении принять, что плотность раствора изменяется с температурой так же, как и плотность воды, то получим
м
4. Так как напор на сопло струйного насоса имеет сравнительно большое значение, то для усиления циркуляции зону кипения целесообразно вынести из трубы. В этих условиях гидравлические потери напора в контуре ДЯпот. составят *
/XL , Л о-2 /0,03-7 , ,\ 0,62 ^
ЛЯпот--( d + 1] 2g 0)]78 -И] 2g -0-04
м
где X— коэффициент трення;
L— длина центральной трубы.
Поскольку часть этих потерь компенсируется напором Лр, то на долю струйного насоса придется
Дрс - 0,04 — 0,01 = 0,03 м
5. Максимальный коэффициент инжекции струйного насоса определяется соотношением [79, стр. 129]
Ш = 0,88-^
Wpi /опт.
где/з—выходное сечение камеры смешения;
L — сечение сопла.
'Pi
Для наших условий оптимальным отношением сечений является
•С = °'88 ТШГ"170
' Pi
6. Напор, создаваемый струйным насосом, проверяют по характеристике [79, стр. 127]
М*-- t Г11 + Н
гДе fPl-
Для тщательно выполненного насоса можно принять /С, =0,834; /С2=0,812; ф1=0,95; ф3=0,9.
* Гидравлическими потерями в корпусе кристаллизатора можно пре-228 небречь.
Таким образом
2 • 0,95
Дрс = 6,0 •
0,9
г [0.834 + (0,8,2 -
-i'-2rw)-iw<1+ 1^]-о.оз.«
Итак, проверка показала, что при выбранных условиях работы струйный насос, обеспечивая необходимый коэффициент инжекцин U—17, будет создавать напор А= •=0,03 м, необходимый для преодоления гидравлического сопротивления контура &Н'псп. — 0,03 М.
7. Расчет размеров струйного насоса (рис. 113).
1) Для определения диаметра сопла dPj рассчитаем площадь его сечення fpi из уравнения [79, стр. 124]:
f о
Jpac.
<Pi
У 2Д Рр
8,34- КГ4 - 1400 (ШР
У
1
1400 - 2 - 82 500"
3,1 • 10“5 м2.
где vp — удельный объем рабочей среды (м31кг).
Рис. 113. К расчету размерон струйного насоса.
Диаметр сопла dpi = ~j/ ~ fpi = • 8,1 • 10 5 = 0,0102 м = 10,2 мм.
2) Диаметр камеры смешения d3 определится соотношением
d, = d„1/ ф- = 0,0102 /170 = 0,133 м — 133 мм
3 Р‘ У Го,
а камеры смен
= А |!________т/~
2а У U
3) Длина камеры смешения 1К [79, стр. 38]
0,12 U
'Pi
/з
+ 0,29
где 1С — расстояние от выходного сечения сопла до входного сечения камеры смешения, которое принимается равным 0,5—1,3 от rf3; а — опытная константа, равная 0,05.
Приняв 1с = 0,100 м, имеем
I к
0,
0,12-17
(170-1)-
172
170—1
4-0,29 1—0,1 =
= 1,2 м = 1200 мм
4) Длина диффузора /р определяется по углу раструба 8—10° нз соотношения /р= (б-г-7) (dT—di). Откуда ip=6(0,178 — 0,133) =0,270 м= 270 мм.
8. Расчет основных размеров кристаллизатора (см. рис. 106).
1) Так как диаметр центральной трубы dT=0,178 м, то диаметр корпуса
rf' = d1 /3 = 0,178 ГЗ = 0,308 м
221
Выбираем стандартную трубу диаметром 325x8 мм, т. е. dK = 0,309 м
2) Диаметр сепаратора Dc находим из уравнения расхода
Поскольку весь конденсат сокового пара возвращается обратно в кристаллизатор, то степень очистки сокового пара значения не имеет. Принимаем скорость пара в сепараторе швр. = 5 м/сек.
Удельный объем пара v" при давлении 2,67 кн/м2 равен 51,5 м3/кг, поэтому объем удаляемого пара Vu = v"W=5l,5 ¦ 9,45 • 10~2=4,87 мг/сек.
где Л| — уровень раствора над верхним концом трубы;
Л2 — расстояние между нижним концом трубы и уровнем раствора в гид-
Чтобы выиести зону кипения из трубы в сепаратор, необходимо, чтобы h\ была больше глубины закипания Нк, для определения которой воспользуемся уравнением (49):
Таким
3) Считаем, что высота сепаратора Нс равна его диаметру, т. е. Нс = Dq =1,2 м
Высота трубы Яг определяется соотношением Нт = /У j — Л, — Л2
розатворе, принятое равным 0,3 м.
Нк = 0,000174 • 17 • 3,32-5 = 0,059 м Приняв Л|=0,1 м, имеем
Нт = 7,0 — 0,1 — 0,3 = 6,6 м Остальные размеры кристаллизатора принимаются конструктивно.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
АППАРАТЫ ДЛЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКОЙ
КРИСТАЛЛИЗАЦИИ
Кристаллизация солей с обратной растворимостью (сульфат натрия, сода), так же как солей с прямой растворимостью (хлористый натрий, сульфат аммония, растворимость которых сравнительно мало изменяется с температурой) осуществляется удалением части растворителя при выпаривании раствора. При этом, разумеется, наблюдается концентрирование примесей в растворе, что снижает в последующем чистоту получаемого кристаллического продукта и в ряде случаев ограничивает применение этого метода кристаллизации.
Итак, при изотермической кристаллизации процессы выпаривания и кристаллизации объединяются в одну операцию, проводимую в выпарных аппаратах, конструкции и режим которых приспособлены к работе в условиях выделения из раствора веществ в виде кристаллов. Основные вопросы, которые приходится решать при конструировании и эксплуатации таких выпарных аппаратов, сводятся к получению сравнительно крупнокристаллического продукта, к предупреждению образования инкрустаций на внутренних стенках аппарата, особенно на его теплопередающих поверхностях, к устранению накипи с поверхности нагрева.
