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:
ºС
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:
(1.6)
, а 
, то
(1.7)
(1.8)
(1.9)
W = W1+ W2+ W3, (1.10)
где D – расход греющего пара в первом корпусе, кг/с;
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;
tн – температура кипения исходного раствора, подаваемого в первый корпус,
– температура кипения в i-ом корпусе.
ºС,
где 
– температурная депрессия для исходного раствора;
сн, с1, с2 – теплоёмкость растворов при концентрациях 
, кДж/(кг×К)
|
|
|
Теплоёмкость разбавленных водных растворов ( 
< 20%) рассчитывается по формуле:
(1.11)
кДж/кг·К
кДж/кг·К
кДж/кг·К
Подставим известные значения в уравнения.
W = 2,21 = W1+ W2+ W3
Oтсюда : D = 0,7824 кг/с.
Тогда:
W1 = 0,953·0,7824 – 0,0083=0,737 кг/с
W2 = 0,885·0,7824 – 0,0096=0,683 кг/с
W3 = 0,789·0,7824 + 0,2196=0,790 кг/с
Проверка
W = W1 + W2 + W3 = 0,737 + 0,683 + 0,790 = 2,21 кг/с
Определим тепловые нагрузки:
Q1 = D∙2110 = 0,7824·2110 = 1650,86 кВт
Q2 = W1∙2152 = 0,737·2152 = 1586,02 кВт
Q3 = W2∙2210 = 0,683·2210 = 1509,43 кВт
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 | 0,737 | 0,683 | 0,790 |
| Концентрация растворов x, % | 18,0 | 22,9 | 32,0 |
| Температура греющих паров tГ, ºC | 151,1 | 137,5 | 117,4 |
| Температура кипения раствора tк ,ºC | 144,7 | 127,4 | 87,9 |
| Полезная разность температур ∆tп, ºC | 6,4 | 10,1 | 29,5 |
| Тепловая нагрузка Q , кВт | 1650,86 | 1586,02 | 1509,43 |
Расчет коэффициентов теплопередачи
Коэффициент теплопередачи рассчитываем, исходя из того, что при установившемся процессе передачи тепла справедливо равенство:
|
|
|
(1.12)
Коэффициент теплопередачи К в [Вт/(м2 К)] можно рассчитать по уравнению:
, (1.13)
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:
, (1.14)
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 ∆t1=1,0 °С.
°С
Значения физических величин конденсата берём при tпл = 150,6 ºС.
кг/м3
Вт/(м·К)
Па·с
Вт/(м2·К)
°С
°С
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору 
в условиях его естественной циркуляции для пузырькового режима в вертикальных трубах равен:
|
|
|
, (1.15)
где 
– плотность греющего пара в первом корпусе, 
– плотность пара при атмосферном давлении; 
– соответственно, теплопроводность, поверхностное натяжение, теплоемкость и вязкость раствора в первом корпусе.
Вт/(м2·К)
Значения величин, характеризующих свойства растворов CaCl2, представлены в таблице 1.5.
| Параметр | Корпус | ||
| 1 | 2 | 3 | |
Плотность раствора,  , кг/м3
| 1158 | 1207 | 1304 |
Вязкость раствора, 
| 1,025 | 1,035 | 1,050 |
Теплопроводность раствора, 
| 0,5782 | 0,5717 | 0,5578 |
Поверхностное натяжение, 
| 73,70 | – | – |
Теплоёмкость раствора, 
| 3247 | 2996 | 2577 |
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
Вт/м2
Вт/м2
Как видим 
Для второго приближения примем ∆t1=0,5 °С
Вт/(м2·К)
°С
°С
Вт/м2
Вт/м2
Вт/м2
Очевидно, что 
Для определения 
строим графическую зависимость тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой (см. рис. 1.1) и определяем = 0,47 ºС.
Рисунок 1.1 – Зависимость тепловой нагрузки от разности температур Δt1, для 1 корпуса
Проверка:
∆t1=0,47 °С
Вт/(м2·К)
°С
°С
Вт/м2
Вт/м2
Вт/м2
|
|
|
Как видим 
Рассчитываем коэффициент теплопередачи К1 в первом корпусе:
Вт/(м2·К)
Коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2 и третьего К3 можно рассчитывать так же, как и коэффициент К1 или с достаточной точностью воспользоваться соотношением коэффициентов, полученных из практики ведения процессов выпаривания. Эти соотношения варьируются в широких пределах:
К1 : К2 : К3 = 1 : (0,85 
0,5) (0,7 0,3)
Принимаем значения коэффициентов по верхним пределам.
К1 : К2 : К3 = 1 ÷ 0,5 ÷ 0,3
Вт/(м2·К)
Вт/(м2·К)
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 361; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!