Файл: 4 Расчёт выпарного аппарата Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 28
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%.
Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2. Для этого найдем:
Как видим,
Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%.
Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К3:
Как видим, Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%.
4.1.7. Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:
где
, 
, 
— соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для i-го корпуса.
Подставив численные значения, получим:
Проверим общую полезную разность температур установки:
Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле (4.1):
Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности Fор. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб). Сравнение распределенных из условий равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур
представлено ниже:
Второе приближение
Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в 1-м приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные из условий равенства поверхностей теплопередачи аппаратов.
4.1.8. Уточненный расчет поверхности теплопередачи
В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в 1-м и 2-м корпусах (где суммарные температурные потери незначительны), во втором приближении принимаем такие же значения
для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены ниже:
Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):
Расчет коэффициентов теплопередачи, выполненный описанным выше методом, приводит к следующим результатам [в Вт/(м
2
К )]: K1=1628; K2 = 1528; K3= 1439.
Распределение полезной разности температур:
Проверка суммарной полезной разности температур:
Сравнение полезных разностей температур , полученных во 2-м и 1-м приближениях, приведено ниже:
Различия между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не превышают 5 %.
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
По ГОСТ 11987—81 выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками.
4.2 Определение толщины тепловой изоляции
Толщину тепловой изоляции
находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:
где
=9,3+0,058 tст2 — коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2 К) [7]; 
— температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирают в интервале 35—45 °С, а для аппаратов, работающих на открытом воздухе в зимнее время — в интервале 0— 10 °С; 
— температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимают равной температуре греющего пара 
; tв — температура окружающей среды (воздуха), °С; 
— коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м
.
Рассчитаем толщину тепловой изоляции для 1-го корпуса:
В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии + + 15% асбеста) , имеющий коэффициент теплопроводности = 0,09 Вт/(м К).
Тогда получим
Принимаем толщину тепловой изоляции 0,054 м и для других корпусов.
Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2. Для этого найдем:
Как видим,
Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%. Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К3:
Как видим,
Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%. 4.1.7. Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:
где
, , — соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для i-го корпуса.
Подставив численные значения, получим:
Проверим общую полезную разность температур установки:
Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле (4.1):
Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности Fор. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб). Сравнение распределенных из условий равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур
представлено ниже:| | Корпус | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Распределенные в 1-м приближении значения , град. | 26,5 | 28,13 | 33,51 |
| Предварительно рассчитанные значения , град. | 10,24 | 16,05 | 53,85 |
Второе приближение
Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в 1-м приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные из условий равенства поверхностей теплопередачи аппаратов.
4.1.8. Уточненный расчет поверхности теплопередачи
В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в 1-м и 2-м корпусах (где суммарные температурные потери незначительны), во втором приближении принимаем такие же значения
для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены ниже:| 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 |
| Температура кипения раствора  , ˚С | 153,30 | 135,07 | 104,69 |
| Температура греющего пара в 1-м корпусе tг1, ˚С | 179,8 | — | — |
| Давление вторичного пара Рвп, МПа | 0,763 | 0,426 | 0,053 |
| Температура вторичного пара  ˚С | 149,08 | 145,9 | 83 |
| Полезная разность температур , град | 26,5 | 28,13 | 33,51 |
| Температура греющего пара  , ˚С | — | 167,42 | 144,9 |
Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):
Расчет коэффициентов теплопередачи, выполненный описанным выше методом, приводит к следующим результатам [в Вт/(м
2
К )]: K1=1628; K2 = 1528; K3= 1439.Распределение полезной разности температур:
Проверка суммарной полезной разности температур:
Сравнение полезных разностей температур
, полученных во 2-м и 1-м приближениях, приведено ниже:| | Корпус | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| во 2-м приближении, град. | 26,9 | 27,7 | 33,52 |
| в 1-м приближении град. | 26,5 | 28,13 | 33,51 |
Различия между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не превышают 5 %.
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
По ГОСТ 11987—81 выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками.
| Номинальная поверхность теплообмена Fн | 200 м2 |
| Диаметр труб d | 38x2 мм |
| Высота труб Н | 6000 мм |
| Диаметр греющей камеры dк | 3000 мм |
| Диаметр сепаратора dс | 2400 мм |
| Диаметр циркуляционной трубы dц | 600 мм |
| Общая высота аппарата На | 23500 мм |
| Масса аппарата Ма | 19000 кг |
4.2 Определение толщины тепловой изоляции
Толщину тепловой изоляции
находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду: где
=9,3+0,058 tст2 — коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2 К) [7]; — температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирают в интервале 35—45 °С, а для аппаратов, работающих на открытом воздухе в зимнее время — в интервале 0— 10 °С; — температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимают равной температуре греющего пара ; tв — температура окружающей среды (воздуха), °С; — коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м .Рассчитаем толщину тепловой изоляции для 1-го корпуса:
В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии + + 15% асбеста) , имеющий коэффициент теплопроводности
= 0,09 Вт/(м К). Тогда получим
Принимаем толщину тепловой изоляции 0,054 м и для других корпусов.