Определение температурных потерь

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 + = 137,5+1=138,5 ºС

t_вп2 = t_Г3 + = 117,4+1=118,4С

t_вп3 = t_бк + =68,2+1=69,2 ºС

Сумма гидродинамических депрессий:

ºС

По температурам вторичных паров определим их давления и теплоты парообразования (табл. 1.2).

Таблица 1.2 – Давления и теплоты парообразования

Температура,ºС	Давление, МПа	Теплота парообразования, кДж/кг
t_вп1=138,5	P_вп1=0,3464	r_вп1=2149
t_вп2=118,4	P_вп2=0,1888	r_вп2=2207
t_вп3=69,2	P_вп3=0,0301	r_вп3=2335

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 = 10 000 ÷ 30 000 Вт/м². Примем q = 20 000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно будет равна:

м²

По ГОСТ 11987—81 для выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой ближайшая будет поверхность – 100 м² при диаметре труб 38x2 мми длине труб Н = 4000 мм.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет ε=0,4–0,6. Примем ε=0,5. Плотность водных растворов CaCl₂по корпусам равна:

ρ₁=1158 кг/м³

ρ₂=1207 кг/м³

ρ₃=1304 кг/м³

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусовравны:

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
P_1ср = 0,3580	t_1ср=139,7	r_1ср=2145
P_2ср = 0,2009	t_2ср=120,4	r_2ср=2201
P_3ср = 0,0431	t_3ср=77,7	r_3ср=2314

Определяем гидростатическую депрессию по корпусам:

⁰С

ºС

Сумма гидростатических депрессий составляет:

ºС

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.