Файл: ПЗ 49.docx

1.2.4 Расчет поверхности нагревательной камеры

Из приведенного ранее расчета известно предварительное распределе-ние общей полезной разности температур по корпусам (таблица 1.2.2), в соответствии с которым

, ,

По полученным нагрузочным кривым, изображенным на рисунке 1.2.3 определяются удельные тепловые нагрузки по корпусам   и коэффициенты теплопередачи :

1 корпус: q₁ = 22000 Вт/м²; К₁ = 1210 Вт/м² К.

2 корпус: q₂ = 24000 Вт/м²; К₂ = 1180 Вт/м² К.

3 корпус: q₃ = 19500 Вт/м²; К₃ = 640 Вт/м² К.

В соответствии с данными тепловыми нагрузками рассчитываются поверхности нагревательных камер по корпусам в 1-ом приближении:

F₁ = Q₁/q₁ = 450473/22000 = 20,5 м²;

F₂ = Q₂/q₂ = 433875/24000 = 18,1м²;

F₃ = Q₃/q₃ = 468050/19500 = 24 м².

Так как результаты расчета в 1-ом приближении не удовлетворяют заданному условию равенства поверхностей, то в этом случае приступают к решению по второму приближению. Для этого рассчитывают среднее значение поверхности нагревательных камер и определяют необходимую удельную тепловую нагрузку по корпусам, а именно:

1 корпус:

2

30

3 корпус:

В соответствии с нагрузочными кривыми, которые изображены на рисунке 1.2.3, определяются уточненные полезные разности температур корпусов выпарной установки:

, , .

С учетом нового распределения общей полезной разности температур составляется таблица теплового режима работы установки во 2-ом приближении.

Ввиду незначительного изменения концентраций раствора по корпусам по сравнению с расчетом по первому приближению, значения физико-хими-ческой температурной депрессии и гидростатической температурной депрессии допускается оставлять без изменений, т.е. без пересчета.

Результаты расчета приведены в таблице 1.2.4.

Таблица 1.2.4 – Тепловой режим аппарата во 2-ом приближении

Продолжение таблицы 1.2.4

На основании решения системы уравнений теплового и материального балансов (порядок расчета приведен в п.1.2.2) определяются расход греющего пара и производительность каждого корпуса по выпаренной воде:

1 корп. D=(1,05/2058) [W₁ (2751 – 4,05 150) + (2500 – W₁) (3,94

150,96 – 4,05 150 – 0,01 7,1 12,57)] = 1,1W₁ – 17, 4.

2 корп. W₁ = (1,05/2128) [W₂ (2712 – 3,94 150,96) + (2500 –W₁ W₂) (3,81 125,98 – 3,94 150,96 + 0,01 12,4 20,95)] = 1,16W₂ – 146,5.

32

3 корп. W₂ = (1,05/2207) [W₃ (2582 – 3,81 125,98) + 250 (3,0 75,71 –

– 3,81 125,98 + +0,01 50 469,3)] = W3 – 2,2.

Система уравнений:

Решение:

D=788 кг/ч;

W₁=732 кг/ч;

W₂=758 кг/ч;

W₃=760 кг/ч.

Тепловые нагрузки по корпусам:

1 корп. Q₁=D r_г.п.1 = (788/3600) 2058=450473 Вт.

2 корп. Q₂=W₁ r_г.п.2= (732/3600) 2128=432693 Вт.

3 корп. Q₃=W₂ r_г.п.3 = (758/3600) 2207=464696 Вт.

Поверхности нагревательных камер:

1 корп. F₁=Q₁/q₁=450473/21554=20,9 м².

2 корп. F₂=Q₂/q₂=432693/20760=20,8 м².

3 корп. F₃=Q₃/q₃=464696/22395=20,7 м².

Таким образом, результаты расчета во втором приближении удовлетворяют условию равенства поверхностей нагревательных камер корпусов выпарной установки.

В итоге, величина поверхности нагревательных камер составляет:

Данная величина поверхности является основой для конструктивного и механического расчетов выпарного аппарата с подвесной греющей камерой.

33

1.3 Выбор типа аппарата

Из условий задания наиболее рациональным в использовании выбран аппарат с естественной циркуляцией и выносной греющей камерой.

Выносная греющая камера легко отделяется от аппарата, что в значительной степени облегчает ее чистку и ремонт. Так же, за счет нее удлиняются кипятильные трубы и аппарат работает при более интенсивной естественной циркуляции, что позволяет повысить интенсивность выпаривания за счет увеличения разности плотностей жидкости и пара-жидкостной смеси в циркуляционном контуре.

Учитывая среднюю величину поверхности нагревательных камер, которая составляет 20,8 м², по ГОСТ 11987-81 выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками, указанными в таблице 1.3. Схема аппарата изображена на рисунке 1.3.

Таблица 1.3 – Конструкционные характеристики аппарата[7]

34

Рисунок 1.3 – Схема выпарной установки по ГОСТ 11987-81 (тип 1 – исполнение 2):

1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – циркуляционная труба

Аппарат, имеющий выносную греющею камеру, содержит кипятильные трубы длиной до 7 м. Циркуляционная труба не подвергается нагреву, а опускной и подъемный отсеки циркуляционного контура отличаются достаточно приличной высотой.

Выносную греющую камеру можно быстро отделить от корпуса прибо-ра, это помогает облегчить ее ремонт и ускорить процесс ее чистки.

Р

35

Начальный раствор подают под нижнюю решетку трубы греющей камеры, где он поднимается по кипятильным трубам и выпаривается, но иногда раствор подают сразу в циркуляционную трубу.

Вторичный пар и жидкость разделяют в сепараторе, жидкость спускается по циркуляционной трубе, которая не подвергается обогреванию и перемешивается с начальным раствором, затем весь круг циркуляции происходит заново. Вторичный пар проходит через брызгоуловитель, и его убирают через верхнюю часть сепаратора, а упаренный раствор забирают через нижний штуцер как конечный или промежуточный результат.

Скорость циркуляции в оборудовании с выносной греющей камерой, порой, достигает до 1.5 , поскольку это позволяет выпаривать кристаллизующиеся и концентрированные растворы, нисколько не боясь, что поверхность теплообмена быстро загрязнится.

Из-за своей гибкой универсальности, хорошей передаче тепла и удобству в использовании, хорошей теплопередачи именно такие приборы заслуженно получили широкое применение и большую распространенность [2].

36