РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ВЫПАРКИ ПУЛЬПЫ В БАРБОТАЖНОМ ВЫПАРНОМ АППАРАТЕ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

№ 12 (93)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

декабрь, 2021 г.

DOI - 10.32743/UniTech.2021.93.12.12882

РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ВЫПАРКИ ПУЛЬПЫ В БАРБОТАЖНОМ ВЫПАРНОМ АППАРАТЕ

Рейпназарова Зинахан Даулетназаровна

канд. техн. наук

Каракалпакского государственного университета им. Бердаха,

Республика Каракалпакстан, г. Нукус E-mail: r_zinaxan@karsu. uz

CALCULATION OF EVAPORATION PROCESS OF AMMOPHOS PULPS BARBOTAGICAL

EVAPORATING DEVICE

Zinakhan Reypnazarova

Candidate of Technical Sciences, Karakalpak State University named after Bedakh, Republic of Karakalpakstan, Nukus

АННОТАЦИЯ

Рассматриваются вопросы расчета процесса выпарки аммофосной пульпы и коэффициентов тепло- и массоотдачи его математического описания в системе «газ-жидкость».

Определены объемные коэффициенты теплоотдачи между газовой и жидкой фазами, позволяющие определять оптимальные условия протекания процесса выпарки в исследуемой технологической системе.

ABSTRACT

In this paper classic calculation of the coefficient of heat and mass transfer between phases of "gas-liquid" The method of calculating the coefficient of volumetric heat transfer between the proposed liquid and gas phases provides to define the optimal conditions of the technological system.

Ключевые слова: процесс выпаривания, природный газ, тепло- и массообмен, теплоотдача, выпарная установка. Keywords: The process of evaporation, natural gas, heat and exchange, heat output, the evaporating.

В производстве гранулированного аммофоса одним из важнейших технологических переходов, определяющих как качество выпускаемого продукта, так и технологические показатели всего производства, выступает выпаривание аммофосной суспензии.

Упаривание аммофосной пульпы в вакуум-выпарных установках поверхностного или барботаж-ного типа рекомендуется вести при высокой влажности аммофосной пульпы - особенно при содержании воды в ней более 60%. Упаривание аммофосной пульпы от начальной влажности более 60% до конечной 30-35% может быть осуществлено в аппаратах поверхностного типа с принудительной циркуляцией пульпы [2].

В выпарной технике используются контактные аппараты «газ-жидкость» барботажного, пленочного,

тарельчатого и других типов аппараты «жидкость-жидкость» и др. [5].

Расчеты материального и теплового балансов барботажного выпарного аппарата (БВА) в зависимости от постановки задачи направлены на определение основных параметров исследуемого процесса. В частности, на основе начальных условий процесса в БВА (Оо, W, Ь, 1г.г, Уапп и др.) определяются выходные и расчетные параметры (О, W, 11, Ъ, Оводы и т.д). Одна из методик расчета изложена в работе [3]. Нами расчет процесса, протекающего в БВА, выполнен в соответствии с этой методикой.

Схема материальных потоков в барботажном аппарате приведена на рис. 1.

Библиографическое описание: Рейпназарова З.Д. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ВЫПАРКИ ПУЛЬПЫ В БАРБОТАЖНОМ ВЫПАРНОМ АППАРАТЕ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2021. 12(93). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/12882

№ 12 (93)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

декабрь, 2021 г.

Рисунок 1. Схема материальных потоков в барботажном аппарате

Для расчета материального и теплового баланса приняты начальные условия промышленной эксплуатации БВА на Алмалыкском ОАО «Аммофос» [4].

Исходные данные: производительность по исходной пульпе - 11,1 кг/с; влажность исходной пульпы - 60 %; влажность упаренной пульпы - 30 %; температура исходной пульпы - 50 °С; температура упаренной пульпы - 75 °С; топливо - природный газ: температура топочных газов на входе - 700 °С; температура отходящих газов - 78 °С.

Расчет коэффициентов тепло- и массоотдачи предшествовали классическими методами

Для этого осуществлены дополнительные исследования. Определение коэффициента теплоотдачи согласно исследованием [1] рассмотрено путем определения критерия Нуссельта:

Nu = 0,027 Re0

8 Pr 0

газ газ

(1)

Критерий Нуссельта рассчитывается по следующему уравнению:

Num = 0,027Re0,8 •°'33.

Отсюда, коэффициент теплоотдачи от газа к жидкости (для 1 м2 поверхности испарения) равен

9

агаз = Nuza3 —, Вт / м •град ö

(4)

С другой стороны, объемный коэффициент теплоотдачи определен из теплового баланса

а =

Q

V •At

кВт / м3 • град.

(5)

По соотношениям коэффициентов ар и аг

определена поверхность испарения в объеме рабочей зоны аппарата:

Режим барботажа жидкости, определяемый числом Рейнольдса для газового потока:

F =

а

^, м 2.

а

(6)

Re =

w • D

(2)

где скорость газа, приведенная к поперечному сечению аппарата:

w = .

а 0 785 • D2

(3)

при температуре ^ = 78 °С, уг= 19,49 • 10-6 м2 / с; Л = 2,94 10-2 Вт/(м • К).

Для расчета коэффициента массообмена определяем критерий Нуссельта. Для этого, коэффициент диффузии определен в виде:

Dc =

2,1

X ^ N 1,89

v 237 >

(7)

где р - парциальное давление паров воды в барботи-рующем воздухе.

v

№ 12 (93)

UNIVERSUM:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

декабрь, 2021 г.

Для массообмена критерий Нуссельт рассчитан из уравнения:

№т = 0,53Яе°'55 вы °'2. (8)

Здесь, критерия Гухмана имеет вид

Gu

t — t

г н

t„

С другой стороны, критерий Нуссельта характеризуется через коэффициент массообмена в виде:

Num = ^ m D

(9)

Отсюда рассчитывается коэффициент массоот-дачи в виде:

, м / с.

s.

(10)

Учитывая удельную поверхность Бу, объемный коэффициент массоотдачи определен в виде:

Р, = Ру Рр , с-1. (11)

Результаты расчетов приведены в табл. 1.

Таблица 1.

Результаты расчета материально-тепловых балансов

Nu™3 К^газ X газ, Вт/м2 -град Xv , кВт/м3 -град Fy , м2 Dc 10-4 м2/с NUm ßF, М/С ß V, c-1

503 252083 146 11,4 78 1.12 517 0.65 50,7

Таким образом, осуществлен расчет коэффициентов тепло- и массоотдачи в системе «газ-пульпа». Классическими методами определены значения коэффициентов а и р.

Использование предложенных методов позволяет рассчитать выпарной аппарат и рекомендовать новую методику расчета процесса выпаривания в барботажных выпарных аппаратах с выносной горелкой.

Список литературы:

1. Алабовский А.Н., Удыма П.Г. Аппараты погружного горения. - М.: Издательство МЭИ, 1994. - 256 с.

2. Дохолова А.Н., Кармышов В.Ф., Сидорина Л.В. Производство и применение аммофоса. - М.: Химия, 1977. -240 с.

3. Попов Н.П. Выпарные аппараты в производстве минеральных удобрений. - М.: Химия, 1974. - 128 с.

4. Рейпназарова З.Д., Артиков А.А. Математическая модель процесса выпаривания в рабочей зоне барботаж-ного выпарного аппарата // Химическая промышленность. - Москва, 2008. т.85. - №6.- С. 310-313.

5. Таубман Е.И. Расчет и моделирование выпарных установок. - М.: Химия, 1970. - 216 с.