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!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!