Выбор конструкционного материала
Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора NaOH в интервале изменения концентраций от 4 до 24 % [6]. В этих условиях химически стойкой является сталь марки X17. Скорость коррозии ее не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности ХсТ = 25,1 Вт/(м*К).
Расчет коэффициентов теплопередачи. Расчет коэффициента теплопередачи в первом корпусе.
Примем, что суммарное термическое сопротивление стенки и накипи
Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара α1 к стенке равен
где 
– теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;
Dt1 – разность температур конденсата пара и стенки, ºС;
– соответственно плотность, кг/м3 , теплопроводность Вт/(м∙К) и вязкость конденсата, Па∙с, при средней температуре плёнки.
tпл=190,901
Первое приближение
Примем 
2 ºС, тогда проверяем правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
Значения физических величин конденсата берём при tпл =190,2 ºС.
ρж1=876 кг/м3
λ ж1=0,684 Вт/(м∙К)
µ ж1=0,09*10-3 Па*с
r=1971,3 Дж/кг
α1=2,04* 
=2,04* 
=9568 Вт/(м2∙К)
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо:
где, q-удельная тепловая нагрузка, Вт/м2
Dtст-перепад температур на стенке, град
Dt2-разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.
Рис.1Распределение температур в процессе теплопередачи от пара через стенку к кипящему раствору
|
|
|
Dtст= α1*Dt1* 
= 9568*2*2,87*10 -4 = 5,5 ºС
тогда
Dt2=Dtn - Dtст - Dt1=11,631-5,5-2 =4,1 ºС
Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору для режима пузырькового кипения в вертикальных пузырьковых трубках при условии естественной циркуляции раствора равен:
=780* 
=
=18,25* 
= 18,25*370,775=6766 Вт/(м2∙К)
q1= α1*Dt1=9568*2=19 136 Вт/м2
q2= α2*Dt2=6766*4,1=27 740,6 Вт/м2
Как видно q1 ≠ q2
где, 
– плотность греющего пара в первом корпусе,
ρ0 =0,579 кг/м3 – плотность пара при атмосферном давлении;
Таблица2
Физические свойства кипящих растворов и паров по корпусам
| Параметр | Корпус | ||
| 1 | 2 | 3 | |
Теплопроводность раствора, 
| 0,599 | 0,627 | 0,69 |
Плотность раствора,  , кг/м3
| 1065 | 1105 | 1328 |
Теплоёмкость раствора, 
| 3775 | 3571 | 2768 |
| Вязкость раствора, µ,Па*с | 0,1*10-3 | 0,3*10-3 | 0,75*10-3 |
Поверхностное натяжение,  Н/м
| 0,06 | 0,068 | 0,095 |
| Теплота парообразования, r, Дж/кг | 2021*10-3 | 2089*10-3 | 2310*10-3 |
| Плотность пара, ρ, кг/м3 | 3,65 | 1,9 | 0,096 |
| Плотность пара при 1 атм., ρ0,кг/м3 | 0,579 | 0,579 | 0,579 |
Второе приближение примемDt1=3 ºС.
α1=9568* 
= 9568*0,903=8 642 Вт/(м2∙К)
Dtст= α1*Dt1* =8642*3*2,87*10-4=7,4ºС
Dt2==Dtn1 - Dtст - Dt1=11,631-7,4-3 =1,231 ºС
α2=18,25*(8642*3)0,6=18,25*444,87=8119
q1= 8642*3=25 926 Вт/м2
q2=8119*1,231=9 994,5 Вт/м2
Как видно q1 ≠ q2
Третье приближение. Для определения Dt1 строим графическую зависимость тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой (см. рис. 1.1) и определяем Dt1.
|
|
|
| 40 000 |
| 10 000 |
| 30 000 |
| 20 000 |
| 2,4 |
Зависомость тепловой нагрузки от разности температур Dt1, для 1 корпуса
α 1= 9568* 
= 9568*0,955= 9137,44 Вт/м2*К
Dtст=9137,44*2,4*0,278*10-3=6,096 ºС
Dt2 = 11,631-2,4-6,096=3,135 ºС
α 2=18,25*(9137*2,4)0,6=18,25*402,354=7 342,96 Вт/м2*К
q1=9137,44*2,4=21 929,9 Вт/м2
q2=7342,96*3,135=23 020,2 Вт/м2
Как видно q1 ≈ q2
Если расхождение тепловых нагрузок не превышает 3%, то на этом расчет коэффициентов α 1 и α 2 заканчивают.
К= 
= 
=1909,8 Вт/м2*К
Расчёт коэффициента теплопередачи во 2-м и 3-м корпусах.
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)
Поскольку – NaOH –соль, соотношение коэффициентов принимаем по верхним пределам.
К1 : К2 : К3 = 1 : 0,85: 0,7
К2 = К1 
0,85 = 1909,8 
0,85 =1 623,33
К3 = К1 0,7 =1623,33 *0,7=1 136,33
2.1.8. Распределение полезной разности температур.
Распределение полезной разности температур по корпусам проводим из условия равенства поверхностей теплопередачи в аппаратах установки,
|
|
|
где 
– общая полезная разность температур выпарной установки; 
– отношение тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи в корпусе; i = 1,2,3 – номер корпуса.
=11,631+13,6+66=91,231
Dtп1=91,231* 
=91,231* 
= 
=31,52 ºС
Dtп2=91,231* 
=91,231*0,29=27,06 ºС
Dtп3=91,231* 
=91,231*0,35=32,9 ºС
Проверка суммарной полезной разности температур установки:
=Dtп1+Dtп2+Dtп3=31,52 +27,06+32,9=91 ºС
2.1.9. Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов.
F1= 
=145,2м2
F2= 
=145,1м2
F2= 
=145,4м2
Полученные значения поверхности теплопередачи сравниваем с определенной ранее ориентировочной поверхностью Fср =145,8 м2. Различие незначительное. Значит, размеры выпарных аппаратов выбраны правильно.
По ГОСТ 11987 выбираем аппарат с поверхностью теплообмена F=160м2 и длиной труб Н = 4 м. Основные технические характеристики выпарного аппарата представлены в таблице:
| F при диаметре трубы 38х2 и длине Н= 4000мм | Диаметр греющей камеры D, мм | Диаметр сепаратора Dс, мм | Диаметр циркуляционной трубы dц, мм | Высота аппарата Н , мм |
| 160 | 1 200 | 2 400 | 700 | 16 000 |
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 409; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!