Файл: ПЗ 49.docx

Расходы греющего пара по корпусам рассчитываются на основе решения системы уравнений теплового и материального балансов [4, 6, 7]:

где А– коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду (1,03÷1,05); – температура раствора, поступающего вi-ый корпус установки, .

1 корпус:

21

2 корпус:

3 корпус:

Система уравнений:

Решение:

W₁ = 4373 кг/ч;

W₂ = 4567 кг/ч;

W₃ = 4560 кг/ч;

D = 4694 кг/ч.

Конечные концентрации растворов по корпусам:

1 корпус:

2 корпус:

3 корпус:

Т

22

, (Вт)

1 корпус:

2 корпус:

3 корпус:

1.2.3 Расчет коэффициентов и построение нагрузочных кривых

В настоящем указании расчет коэффициентов теплообмена между конденсирующимся паром, стенкой и кипящим раствором предлагается выполнять графоаналитическим способом, основанном на том, что при установившемся режиме удельное количество тепла, передаваемое от пара к раствору через стенку является постоянным для всех видов переноса тепла, а именно[5, 6]:

( )

где i – номер корпуса в выпарной установке.

Для выполнения расчета графо-аналитическим способом, вначале при произвольно взятых нескольких значений температурных напоров Δt, определяются удельные тепловые потоки и затем строятся графические зависимости Δt= (q) для отдельных последовательно расположенных участков перехода теплоты в следующей последовательности: греющей пар – стенка – накипь – кипящий раствор.

Далее строятся так называемые нагрузочные кривые для каждого корпуса, представляющие собой суммарную зависимость Δt_пол.i= (q_i).

У

23

где   – коэффициент теплоотдачи при конденсации паров, ;

– температурный напор, .

Коэффициент теплоотдачи при конденсации паров рассчитывается по уравнению:

где r – удельная теплота парообразования, ; g – ускорение свободного падения, ; λ – коэффициент теплопроводности ( );μ – коэффициент динамической вязкости (Па с); ρ – плотность ( ).

Параметры λ, ρ, μотнесены к пленке конденсата пара при температуре пара.

Результаты предварительного расчета:

1 корпус:

2 корпус:

3 корпус: 

Задаваясь значениями в пределах от 1 до 6 , вначале рассчитывается коэффициент теплоотдачи α_Пi и затем удельный тепловой поток от пара к стенке . Результаты расчета представлены в таблице 1.2.3.1.

24

Таблица 1.2.3.1 – Результаты расчета зависимости

Удельный тепловой поток, проходящий через стенку трубы:

Поскольку данное выражение представляет собой уравнение прямой линии, проходящей через начало координат, то для построения достаточно задаться любым, произвольно взятым значением . В данном случае

где = 17,5 Вт/(м – коэффициент теплопроводности стали марки 12Х18Н10Т; = 0,002 м– толщина стенки трубы.

Удельный тепловой поток, проходящий через слой накипи:

Данная зависимость строится аналогичным образом, что и предыдущая.

где = 2,3 Вт/(м – коэффициент теплопроводности слоя накипи (среднее значение); = 0,0005 м – толщина слоя накипи (принятая).

25

Удельный поток от поверхности накипи к кипящему раствору:

где – коэффициент теплоотдачи к кипящему раствору от слоя накипи в вертикальных контурах с естественной циркуляцией раствора, который определяется по следующему уравнению [6]:

где

здесь: – коэффициент теплопроводности раствора, ;

– поверхностное натяжение раствора, ;

– коэффициент динамической вязкости раствора, Па с;

q – удельная тепловая нагрузка, ;

–произведение среднего диаметра пузырьков пара, возникаю-щих при кипении, на число пузырьков, образующихся в единицу времени:

где – плотность пара при температуре t= 100 , ; – плотность вторичного пара при соответствующей температуре пара в аппарате, .

Значения теплофизических параметров раствора и пара для расчета по корпусам выпарной установки приведены в таблице 1.2.3.2.

26

Таблица 1.2.3.2 – Теплофизические свойства раствора и пара по корпусам

Используя данные таблицы 1.2.3.2 производится расчет коэффициента теплоотдачи при кипении раствора, который представлен в таблице 1.2.3.3.

Таблица 1.2.3.3 – Результаты последовательного расчета определяющих критериев и коэффициента теплоотдачи при кипении раствора

27

Продолжение таблицы 1.2.3.3

Для построения зависимости вначале необходимо задаться значениями q^IV, а затем рассчитывается _р-ра и далее . Результаты расчета приведены в таблице 1.2.3.4.

Таблица 1.2.3.4 – Результаты расчета зависимости

Н

28

Рисунок 1.2.3 –  Зависимость температурного напора от удельной тепловой нагрузки:

1 – ; 2 – ; 3 – ; 4 – ;

5 – ; 6 – ; 7 – ;

8 – ; 9 – – (1корпус);

10 – – (2 корпус); 11 – – (3корпус).

29