4 Расчёт выпарного аппарата

4.1. Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:



Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:



где G_H — расход исходного раствора, кг/с;

х_К, х_Н — массовые доли растворенного вещества в упаренном и исходном растворах, кг/кг.

G_H = 50000/3600 = 13.89 кг/с, х_К = 0,36 кг/кг, х_Н = 0,085 кг/кг – по заданию.

Подставив, получим:



4.1.1. Концентрации упариваемого раствора

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением



где w₁, w₂ — производительность по упариваемой воде каждого корпуса аппарата, кг/с.

Тогда







Далее рассчитывают концентрации растворов в корпусах:

---

Концентрация раствора в последнем корпусе соответствует заданной концентрации упаренного раствора .

4.1.2. Температуры кипения растворов

Давление греющего пара равным 1 МПа (согласно возможным приближениям)

Общий перепад давлений в установке равен:



В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах (в МПа) равны:







Давление пара в барометрическом конденсаторе



что соответствует заданному значению .

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии [1]:

Р, МПа	t, ˚C	I, кДж/кг
	179,8

---

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в среднем слое жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь от температурной ( и гидродинамической ( ) депрессий ( ).

Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчетах принимают градус на корпус. Примем для каждого корпуса Тогда температуры вторичных паров в корпусах (в ˚С) равны:







Сумма гидродинамических депрессий



По температурам вторичных паров определим их давления и энтальпии. Они равны соответственно (в МПа) и (кДж/кг):

Давление в среднем слое кипящего раствора

---

каждого корпуса определяется по уравнению



где: H — высота кипятильных труб в аппарате, м; ρ — плотность кипящего раствора, кг/м³; ε — паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), м³/м³.

Для выбора значения H необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата . При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с принудительной циркуляций . Примем . Тогда поверхность теплопередачи 1-го корпуса ориентировочно равна:



где — теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг; Q₁ – ориентировочная тепловая нагрузка, Вт.



Выбираем по [1] приложение 4.2 выпарной трубчатый аппарат с принудительной циркуляцией и вынесенной греющей камерой, поверхность теплопередачи 125 м², высота кипятильных труб Н = 6 м при диаметре d = 38 х 2 мм, тип насоса ОХГ6-46Г производительностью 0,693 м³/с.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет . Примем Плотность водных растворов, в том числе раствора MgCl₂ [3] (см. Приложение 4.3), при температуре 18 ˚С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:



При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением ее с повышением температуры от 18 °С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения ε.

Давление в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

---

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя [1]:

Р, МПа	t, ˚С	r, кДж/кг

Определим гидростатическую депрессию по корпусам (в °С ):







Сумма гидростатических депрессий



Температурную депрессию определим по уравнению+



где Т — температура паров в среднем слое кипятильных труб, К;

— температурная депрессия при атмосферном давлении [3] (см. Приложение 4.4).

Находим значение по корпусам (в °С):







Сумма температурных депрессий



Температуры кипения растворов в корпусах равны (в °С):

---

Смотрите также файлы

• В целостной картине мира выделяются разноо бразные виды наивная, мифологическая, религи озная, художественная, научная, языковая карти.pdf

• Исследование Казахстана в xviii начале хх века.docx

• Лабораторная работа по дисциплине Физика (наименование учебной дисциплины согласно учебному плану) Тема работы Измерение диэлектрической проницаемости твердых материалов Выполнил студент гр. Эс211 Игнатов О. С.doc

• Создание и использование запросов.docx

• Закон предусматривает письменную форму заключения договора. Несоблюдение письменной формы влечет недействительность договора страхования, за исключением договора обязательного государственного страхования.docx