Материальный баланс многокорпусной выпарной установки
По аналогии с материальным балансом однокорпусного выпарного аппарата составляется материальный баланс для многокорпусной выпарной установки.
; (5.54)
; (5.55)
. (5.56)
Данная система уравнений позволяет определить расход упаренного раствора и суммарный расход вторичного пара. В расчете многокорпусных выпарных установок необходимо определить концентрацию упаренного раствора, покидающего каждый корпус. Для этого записываются уравнения материального баланса для каждого корпуса (по потокам и по концентрации растворенного вещества).
I корпус
; (5.57)
. (5.58)
Тогда получим
; (5.59)
; (5.60)
. (5.61)
Общая разность температур и суммарная полезная разность температур и ее распределение по корпусам
Для многокорпусной установки общая разность температур ( ) есть разность между температурой первичного пара, греющего первый корпус, и температурой вторичного пара , поступающего из последнего корпуса в конденсатор:
. (5.62)
Общая разность температур не может быть полностью использована ввиду наличия температурных потерь. Поэтому полезная разность температур для всей установки ( )будет меньше .
|
|
Для однокорпусной установки полезная разность равна разности между температурой конденсации Т греющего пара и температурой кипения раствора или с учетом депрессий:
. (5.63)
Для многокорпусной установки общая полезная разность температур равна разности между температурой свежего пара, греющего первый корпус, и температурой конденсации вторичного пара, выходящего из последнего (n-го) корпуса, за вычетом суммы температурных потерь во всех корпусах установки (с учетом ), т.е.
. (5.64)
Общая полезная разность температур должна быть распределена между корпусами с учетом условий их работы. Из уравнения теплопередачи поверхность F нагрева корпуса при заданных тепловой нагрузке и коэффициенте теплопередачи определяется величиной . Поэтому поверхность нагрева всей выпарной установки при данных тепловых нагрузках корпусов будет также зависеть от распределения между корпусами.
Распределение суммарной полезной разности температур при условии равенства поверхностей нагрева корпусов
|
|
Такой принцип распределения по корпусам позволяет использовать одинаковые по размерам аппараты установки и обеспечить их взаимозаменяемость.
Из уравнения теплопередачи можно записать:
;
; (5.65)
………………..
.
По условию . Тогда общая полезная разность температур выпарной установки
(5.66)
или . (5.67)
Откуда
. (5.68)
Подставляя полученное значение в выражения (5.65) находим:
;
; (5.69)
……………………..
,
где .
Можно определить при условии минимальной суммарной поверхности нагрева корпусов. При распределении по этому принципу получают неодинаковые поверхности нагрева корпусов, что удорожает изготовление и эксплуатацию выпарной установки. Поэтому этот метод распределения целесообразен, например, при необходимости изготавливать выпарные аппараты из дефицитных дорогостоящих коррозионностойких материалов.
Выбор числа корпусов
С увеличением числа корпусов многокорпусной установки снижается расход греющего пара на каждый килограмм выпариваемой воды. Из практических данных следует, что при переходе от однокорпусной установки к двухкорпусной экономия греющего пара составляет примерно 50%; при переходе от четырехкорпусной к пятикорпусной установке эта экономия уменьшается до 10% и становится еще меньше при дальнейшем возрастании числа корпусов.
|
|
Таблица 5.1
Число корпусов | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Удельный расход греющего пара | 1,1 | 0,57 | 0,4 | 0,3 | 0,27 |
Основной причиной, определяющей предел числа корпусов выпарной установки, является возрастание температурных потерь с увеличением числа корпусов. Для осуществления теплопередачи необходимо обеспечить в каждом корпусе некоторую полезную разность температур, т.е. разность температур между греющим паром и кипящим раствором, равную обычно 5-7 для аппаратов с естественной циркуляцией и менее 3 для аппаратов с принудительной циркуляцией.
При увеличении числа корпусов сверх допустимого предела сумма температурных потерь может стать равной или даже больше общей разности температур, которая не зависит от числа корпусов установки. В результате выпаривание раствора станет невозможным.
Чем больше число корпусов установки, тем меньшая полезная разность температур приходится на каждый корпус, и, следовательно, тем больше, при одной и той же производительности, общая поверхность нагрева выпарной установки. Приближенно общая поверхность нагрева выпарной установки увеличивается пропорционально числу ее корпусов. Практически вследствие температурных потерь, возрастающих с увеличением числа корпусов, увеличение общей поверхности нагрева установки становится еще большим. Таким образом, в многокорпусных установках экономия греющего пара связана с увеличением общей поверхности нагрева.
|
|
Чем выше концентрация выпариваемого раствора, тем больше температурные потери и тем меньшее число корпусов может быть последовательно соединено в одну установку.
Пример. Определить возможное число корпусов выпарной установки при следующих условиях =160 ; =60 ; =25 .
1 корпус: =160-60-25=75 ;
2 корпуса: =(160-60-2*25)/2=25 ;
3 корпуса: =(160-60-3*25)/3=8,33 ;
4 корпуса: =(160-60-4*25)/4=0 .
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 1202; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!