Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия (стр. 2 из 6)

Температурные потери в выпарном аппарате обусловлены температурной

, гидростатической и гидродинамической депрессиями.

а) Гидродинамическая депрессия вызвана потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трения и местных сопротивлений паропроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчётах принимают

= 1,0 – 1,5 ºС на корпус. Примем = 1 ºС, тогда температуры вторичных паров в корпусах равны:

t_вп1 = t_Г2 +

= 129,78+1=130,78 ºС

t_вп2 = t_Г3 +

= 110,4+1=111,4С

t_вп3 = t_бк +

=53,71+1=54,71 ºС

Сумма гидродинамических депрессий:

ºС

По температурам вторичных паров определим их давления и теплоты парообразования (табл. 2.2).

Таблица 1.2 – Давления и теплоты парообразования

Температура,ºС	Давление, МПа	Теплота парообразования, кДж/кг
tвп1=130,78	Pвп1=0,2787	rвп1=2177
tвп2=111,4	Pвп2=0,1504	rвп2=2230
tвп3=54,71	Pвп3=0,0155	rвп3=2367

б) Гидростатическая депрессия

обусловливается наличием гидростатического эффекта, заключающегося в том, что вследствие гидростатического давления столба жидкости в трубах выпарного аппарата температура кипения раствора по высоте труб неодинакова. Величина не может быть точно рассчитана ввиду того, что раствор в трубах находится в движении, причем величина зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности парожидкостной эмульсии, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб. Приблизительно расчет возможен на основе определения температуры кипения в среднем поперечном сечении кипятильных труб. Величина определяется как разность температуры кипения в среднем слое труб и температуры вторичного пара ( ):

(1.5)

Для того, чтобы определить

нужно найти давление в среднем слое (P_ср) и по этому давлению определить температуру в среднем слое (по таблице свойств насыщенного водяного пара). Плотность парожидкостной эмульсии в трубах при пузырьковом режиме кипения принимается равной половине плотности раствора. Плотность раствора (при 100 °С) определяется в зависимости от концентрации раствора в корпусе.

Давление в среднем сечении кипятильных труб (в МПа) равно сумме давлений вторичного пара в корпусе и гидростатического давления столба жидкости (∆P_ср ) в этом сечении трубы длиной H:

P_ср = P_вп + ∆P_ср = P_вп +

Для выбора значения H нужно ориентировочно определить поверхность теплопередачи выпарного аппарата. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q= 10000 ÷ 30000 Вт/м².Примем q = 10000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно будет равна:

По ГОСТ 11987—81 для выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой ближайшая будет поверхность – 63 м² при диаметре труб 38x2 мми длине труб Н = 4000 мм.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусовравны:

P_1ср= P_вп1 +

МПа

P_2ср = P_вп2 +

МПа

P_3ср = P_вп3 +

МПа

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты парообразования (табл. 1.3):

Таблица1.3 – Температуры кипения и теплоты парообразования

Давление, МПа	Температура,ºС	Теплота парообразования, кДж/кг
P1ср = 0,2872	t1ср=131,9	r1ср=2173,5
P2ср = 0,1611	t2ср=113,4	r2ср=2225
P3ср = 0,0268	t3ср=62,3	r3ср=2374

Определяем гидростатическую депрессию по корпусам

Сумма гидростатических депрессий составляет:

в) Температурная депрессия определяется по уравнению:

, (1.6)

где Т_ср =(t_ср + 273), К;

– температурная депрессия при атмосферном давлении, ºС;

– теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг.

Определяется величина

как разность между температурами кипения раствора и чистого растворителя (воды) при атмосферном давлении. Температуры кипения раствора при атмосферном давлении в зависимости от концентрации даны в справочной литературе.

Находим значение

по корпусам:

ºС

ºС

ºС

Сумма температурных депрессий равна:

Тогда температуры кипения растворов по корпусам равны:

ºС

ºС

ºС

1.3 Расчёт полезной разности температур

Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе является наличие некоторой полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора.

Полезные разности температур по корпусам равны:

ºС

ºС

ºС

Общая полезная разность температур:

ºС

Проверим общую полезную разность температур:

1.4 Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в первом корпусе, производительность каждого корпуса по выпариваемой воде и тепловые нагрузки по корпусам определяются путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнениями баланса по воде для всей установки:

(1.7)

, а , то

(1.8)

(1.9)

(1.10)

W=W₁+ W₂+ W₃, (1.11)

гдеD – расход греющего пара в первом корпусе, кг/с;