Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия (стр. 3 из 6)

Н,h – энтальпия пара и конденсата, соответственно, Дж/кг;

1,03, 1,02, 1,01 – коэффициенты, учитывающие 3;2;1 % потерь тепла в окружающую среду по корпусам, соответственно (потери тепла обычно принимают в размере 2 ÷ 6% от тепловой нагрузки аппарата);

C – удельная теплоемкость, Дж/кг∙К;

– теплота концентрирования по корпусам. Величинами пренебрегаем, поскольку эти величины значительно меньше принятых потерь тепла;

t_н – температура кипения исходного раствора, подаваемого в первый корпус,

– температура кипения в i-ом корпусе.

,

где

– температурная депрессия для исходного раствора;

с_н, с₁, с₂ – теплоёмкость растворов при концентрациях

, кДж/(кг×К)

Теплоёмкость (в кДж/(кг×К)) разбавленных водных растворов (

< 20%) рассчитывается по формуле:

(1.12)

Подставим известные значения в уравнения.

W =1,48 =W₁+ W₂+ W₃

1,48 =

+ +

Oтсюда :D = 0,2286 кг/с.

Тогда:

W₁ = 0,954×0,2286 – 0,0141 = 0,204 кг/с

W₂ = 0,875×0,2286 + 0,58 = 0,78 кг/с

W₃ = 0,7001×0,2286 + 0,336 = 0,496 кг/с

Проверка

W = W₁ + W₂ + W₃ = 0,204+0,78+0,496= 1,48 кг/с

Определим тепловые нагрузки, кВт

Q₁ = D∙2139 = 0,2286∙2139=488,98

Q₂ = W₁∙2180 = 0,204∙2180=444,72

Q₃ = W₂∙2234 =0,78∙2234= 1742,52

Полученные данные сводим в табл.1.4.

Таблица 1.4 – Параметры растворов и паров по корпусам

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде W,кг/с	0,204	0,78	0,496
Концентрация растворов x, %	6,5	8,7	15
Температура греющих паров tГ, ºC	143,6	129,78	110,4
Температура кипения раствора tк ,ºC	133,37	115,19	64,8
Полезная разность температур ∆tп, ºC	10,23	14,59	45,6
Тепловая нагрузка Q, кВт	488,98	444,72	1742,52

1.5 Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи рассчитываем, исходя из того, что при установившемся процессе передачи тепла справедливо равенство:

(1.13)

Коэффициент теплопередачи К в [Вт/(м² К)] можно рассчитать по уравнению:

, (1.14)

где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²; q = Q/F;

и – коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от стенки к кипящему раствору соответственно, Вт/(м²∙К);

– сумма термических сопротивлений стенки загрязнений и накипи, (м²∙К/Вт);

– разность температур между греющим паром и стенкой со стороны пара в первом корпусе, ºС;

– перепад температур на стенке, ºС;

– разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С.

Коэффициент теплоотдачи

рассчитываем по уравнению:

, (1.15)

где

– теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

– разность температур конденсата пара и стенки, ºС;

– соответственно плотность, кг/м³, теплопроводностьВт/(м∙К)и вязкость конденсата, Па∙с, при средней температуре плёнки:

Первоначально принимаем

ºС.

Значения физических величин конденсата берём при t_пл = 142,85ºС.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору

в условиях его естественной циркуляции для пузырькового режима в вертикальных трубах равен:

, (2.16)

где

– плотность греющего пара в первом корпусе, – плотность пара при атмосферном давлении; – соответственно, теплопроводность, поверхностное натяжение, теплоемкость и вязкость раствора в первом корпусе.

Значения величин, характеризующих свойства растворов NaOH , представлены в таблице 1.5.

Параметр	Корпус
	1	2	3
Плотность раствора, , кг/м3	1012,88	1031,88	1088,22
Вязкость раствора,	1,151	1,2258	1,51
Теплопроводность раствора,	0,5912	0,5886	0,5815
Поверхностное натяжение,	73,4	74,28	77,0
Теплоёмкость раствора,	3923	3831

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Как видим

Для второго приближения примем

Очевидно, что