Определение тепловых нагрузок

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Совместным решением уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения балансов по воде для всей установки определяем расход греющего пара в 1-ый корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам

Q₁=D*(I_r1 —i₁) = 1,03* [G_н_*C_н_*(t_к₁ — t_н) + W_1*(I_вп₁- C_в_* t_r1) + Q_конц];

Q₂=W_1* (I_r2 —i₂) = 1,03* [(G_н-W₁)* C_1*(t_к₂ — t_к₁) + W_2*(I_вп₂- C_в_* t_к₂) + Q₂_конц];

Q₃=W_2* (I_r3 —i₃) = 1,03 *[(G_н-W₁-W₂) *C_2*(t_к₃ — t_к₂) + W_3*(I_вп₃- c_в_* t_к₃) + Q₃_конц];

W = W₁ + W₂ + W₃,

где 1,03 — коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду;

С₂, С_1,С₃— теплоемкости растворов соответственно исходного в первом и во втором корпусахNaOH, кДж/(кг*К)

Сн=4,196*(1-XН)=4,196*(1-0,06)=3,94 (Хн =0,06=6%)

С1=4,196*(1-Х1)= 4,196*(1-0,078)=3,87 (Х1=0,078=7,8%)

С2=4,196*(1-Х2)= 4,196*(1-0,12)=3,69 (Х2=0,12=12,7%)

Q_1конц, Q_2конц, Q_3конц — теплоты концентрирования по корпусам, кВт;

t_н— температура кипения исходного раствора при давлении в 1 -м корпусе;

где 1,03 — коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду;

I1, I2, I3 - энтальпия греющих паров по корпусам кДж/кг;

I_вп1,I_вп2,I_вп3- энтальпия вторичных паров по корпусам кДж/кг;

i1, i2, i3-энтальпия конденсата по корпусам, кДж/кг (i1=811,59, i2=733,68, i3=618,02)

tн— температура кипения исходного раствора при давлении в 1 -м корпусе;

tн = tв1 + D н = 174,3+ 1,0= 175,3 °С

D н - температурная депрессия для исходного материала

Анализ зависимостей теплоты концентрирования от концентрации и температуры показал, что она наибольшая для третьего корпуса. Поэтому рассчитаем теплоту концентрирования для 3-го корпуса:

Q_3конц=G_c_ух*Dq=G_нх_нDq

где G_c_ух—производительность аппаратов по сухому NaOH, кг/с;

Dq — разность интегральных теплот растворения при концентрациях х₂и х₃,кДж/кг.

Q_3конц=11,7 *0,06*(963,8-837)=89 кВт

Сравним Q_3концс ориентировочной нагрузкой для 3-го корпусаQ_{3 ОР:}

Q_{3 ОР=(}G_н-W₁-W_2)*(t_{к3 -}t_к2)+W3*(I_вп3- С_в*t к3)=(11,7-2,8-3,12)*( 80,7 - 159,7) + 3,4*(2594,22- 4,19* 80,7)=5,78*(-79)+7670,7=-456,62+7670,7=7214,08кВт

Q_3концсоставляет значительно меньше 3%отQ_{3ОР ,} поэтому в уравнениях теплового баланса по корпусам пренебрегаем величинойQ_3конц.

Q₁=D*(2785,98 —811,59) = 1,03 [11,7*3,94*(179,27 — 175,3) + W_1*(2771,13- 4,19*179,27)]= 1,03 [183+W1*2019,9];

Q₂=W₁ (2771,13 —733,68) = 1,03 [(11,7-W₁) *3,87*(159,7 — 179,27) + W_1*(2741.92- 4,19* 159,7) ]= 1,03[(11,7-W₁)*(-19,57) + W1*(2072,8) ];

Q₃=W₂ *(2741,92 —618,02) = 1,03 *[(11.7-W₁-W₂) *3,69*(80,7 — 159,7) + W₃(2594,22- 4,19* 80,7)]= 1,03 [(11.7-W₁-W₂)*(-291,51)+ W*2 256];

D*1974,394=1,03 [183+W1*2019,9];

W1*2037,451=1,03[(11,7-W1)*(-19,57) + W2*(2072,8) ];

W2 *2123,904= 1,03 [(11.7-W1-W2)*(-291,51)+ W3*2 256];

W1 + W2 + W3=9,32

Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:

D =3,2 кг/c

W1=2,96 кг/с Q1=6344 кВт

W2=2,93 кг/с Q2=6031 кВт

W3=3,43 кг/с Q3=6223 кВт

Проверка:

W = W1 + W2 + W3 = 2,96 +2,93 +3,43 =9,32 кг/с

Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (W1 =2,8кг/с, W2=3,12кг/с, W3=3,4кг/с) не превышает 3 %, поэтому не будем пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам. Если же расхождение составит более 5 %, необходимо заново пересчитать концентрации, температурные депрессии и температуры кипения растворов, положив в основу расчета новое, полученное из решения балансовых уравнений, распределение нагрузок по испаряемой воде.

Результаты расчета сведены в таблицу:

Параметры растворов и паров по корпусам

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде, W, кг/с	2,96	2,93	3,43
Концентрация растворов х, %	8	12	30
Давление греющих паров Р_r, Па	128* Па	85,78*	43,56*
Температура греющих паров t_г, °С	190,901	173,3	146,7
Температура кипения раствора ,t_к, °С	179,27	159,7	80,7
Полезная разность температур, Dt_n,град	11,631	13,6	66