В аппаратах с вынесенной зоной кипения как с принудительном, так и с естественной циркуляцией кипение раствора происходит в трубе вскипания, устанавливаемой над греющей камерой. Кипение в греющих трубках предотвращается за счет гидростатического давления столба жидкости в трубе вскипания. В греющих трубках происходит перегрев жидкости по сравнению с температурой кипения на верхнем уровне раздела фаз. Поэтому температуру кипения раствора в этих аппаратах также определяют без учета гидростатических температурных потерь . Перегрев раствора может быть найден из внутреннего баланса тепла в каждом корпусе. Уравнение теплового баланса для i-го корпуса записывается в следующем виде:



где М — производительность циркуляционного насоса (в кг/с), тип которого определяют по каталогу для выпарного аппарата с поверхностью теплопередачи F_ор; с_н, с_В — теплоемкость раствора и воды соответственно, кДж/(кг∙К); t_K — температура кипения раствора в корпусе аппарата,⁰С; ω — производительность каждого корпуса по выпариваемой воде, кг/с; I_ВП — энтальпия вторичного пара, кДж/кг.

Для первого корпуса — это температура раствора, поступающего в аппарат из теплообменника-подогревателя.

В аппаратах с принудительной циркуляцией циркуляционные насосы обеспечивают высокоразвитый турбулентный режим при скоростях раствора в трубках ν = 2,0- 2,5 м/с.

Масса циркулирующего раствора равна



Здесь S — сечение потока в аппарате (м²), рассчитываемое по формуле



где d_вн — внутренний диаметр труб, м; Н — принятая высота труб, м.



Скорость циркуляции рассчитывается по формуле :



где S – сечение потока в аппарате, м

---

²; Q_V – производительность циркуляционного насоса, м³/с.



Масса циркулирующего раствора:







Определим перегрев раствора в корпусах (˚С):







4.1.3. Полезная разность температур

Общая полезная разность температур равна:



Полезную разность температур в каждом корпусе можно рассчитать по уравнению









Общую полезную разность температур выпарных установок с аппаратами с вынесенной зоной кипения нужно определять по выражению



4.1.4. Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:









где 1,03 — коэффициент, учитывающий 3 % потерь тепла в окружающую среду; С₁, С₂, С₃ — теплоемкости растворов соответственно исходного в первом и во втором корпусах

---

, кДж /(кг*К) [3]; Q_{1 конц}, Q_{2 конц}, Q_{3 конц} — теплоты концентрирования по корпусам, кВт; t_H— температура кипения исходного раствора при давлении в 1-м корпусе; t_H = t_{вп 1} + ; = 167,3 + 1,0 = 168,3 °С (где — температурная депрессия для исходного раствора); при решении уравнений (4.8) — (4.11) можно принять



Получим систему уравнений:









Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде, w, кг/с	3,26	3,52	3,83
Концентрация растворов x, %	11	16,5	36
Давление греющих паров Pг, МПа	1	0,6723	0,3446
Температура греющих паров tг, ˚С	179,8	163,2	138,2
Температурные потери , град	5,22	7,7	26,5
Температура кипения раствора tк, ˚С	168,42	145,9	83
Полезная разность температур , град	10,24	16,05	53,85

Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (

---

, , ) не превышает 3 % , поэтому не будем пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам.

4.1.5. Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора MgCl₂ в интервале изменения концентраций от 11 до 36 %. В этих условиях химически стойкой является сталь марки 10X17H13M2T. Скорость коррозии ее не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности = 14,7 Вт/(м-К).

4.1.6. Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:



где α – ­коэффициент теплоотдачи; – суммарное термическое сопротивление, ;

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи . Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:



где _ст/_ст — термическое сопротивление стенки, м²К/Вт; _н/_н — термическое сопротивление накипи, м² К/Вт; λ_СТ — коэффициент теплопроводности стенки из нержавеющей стали, Вт/(м·К); δ_СТ — толщина стенки, м; λ_Н — коэффициент теплопроводности накипи, Вт/(м·К); δ_Н — толщина накипи, м. λ_СТ = 14,7 Вт/(м·К), λ_Н = 2 Вт/(м·К) – по [5] таблица 19; δ_СТ = 0,002 м.



Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке α₁ равен:



где r₁ — теплота конденсации греющего пара

---

, Дж/кг; ρ_ж1, ????_ж1, μ_ж1 — соответственно плотность (кг/м3), теплопроводность Вт/(м К), вязкость (Па с) конденсата при средней температуре пленки.

(4.20)

где — разность температур конденсации пара и стенки, град.

Расчет α₁ ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем =2,0 град. Тогда:





Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение



где q — удельная тепловая нагрузка, Вт/м²; — перепад температур на стенке, град; — разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

Отсюда



Тогда





Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии принудительной циркуляции раствора [7] равен



где λ — теплопроводность раствора, Вт/(м К); ρ — плотность раствора, кг/м³; μ — вязкость раствора, Па∙с; с — теплоемкость раствора, Дж/(кг∙К); r — теплота парообразования, кДж/кг





Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:





Как видим,

---

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