Расчет выпарной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Описание технологической схемы установки

Исходный разбавленный раствор из промежуточной емкости центробежным насосом подается в теплообменник, где прогревается до температуры, близкой к температуре кипения, а затем - в первый корпус 4 выпарной установки. Предварительный подогрев раствора повышает интенсивность кипения в выпарном аппарате.

Первый корпус обогревается свежим водяным паром. Вторичный пар, образующийся при концентрировании раствора в первом корпусе, направляется в качестве греющего во второй корпус. Сюда же поступает частично сконцентрированный раствор из 1-го корпуса. Аналогично третий корпус обогревается вторичным паром второго и в нем производится концентрирование раствора, поступившего из второго корпуса.

Самопроизвольный переток раствора и вторичного пара в следующие корпуса возможен благодаря общему перепаду давлений, возникающему в результате создания вакуума конденсацией вторичного пара последнего корпуса в барометрическом конденсаторе смешения, где заданное давление поддерживается подачей охлаждающей воды и отсосом неконденсирующихся газов вакуум-насосом. Смесь охлаждающейся воды и конденсата выводится из конденсатора при помощи барометрической трубы с гидрозатвором. Образующийся в третьем корпусе концентрированный раствор центробежным насосом подается в промежуточную емкость упаренного раствора.

2. Расчет основного аппарата

2.1 Выбор конструкционных материалов

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора NaCl в интервале изменения концентраций от 23 до 51% [Воробьева]. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии ее не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности л_ст = 25,1 Вт/(м_*К).

2.2 Расчеты конструктивно-технологических параметров аппарата

Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяется по основному уравнению теплопередачи:

F = Q/(KDt_п), (_*)

где Q - тепловая нагрузка, кВт;

K - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²_*K);

Dt_п - полезная разность температур_, град.

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур ?t_п необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находятся методом последовательных приближений.

Производительность установки по выпариваемой воде определяется из уравнения материального баланса:

W = G_н(1 - x_н/x_к),

где G_н - производительность установки по исходному раствору, кг/с;

x_н, x_к - массовые концентрации вещества в исходном _и упаренном растворе соответственно, %.

W = 2,22_*(1 - 15/30) = 1,11 кг/с.

Концентрации упариваемого раствора

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соотношении: w₁: w₂: w₃ = 1,0: 1,1: 1,2.

Тогда

w₁ = 1,0W/(1,0 + 1,1 + 1,2) = 1,0W/3,3 = 1,0_*1,11/3,3 = 0,34 кг/с;

w₂ = 1,1W/(1,0 + 1,1 + 1,2) = 1,1W/3,3 = 1,1_*1,11/3,3 = 0,37 кг/с;

w₃ = 1,2W/(1,0 + 1,1 + 1,2) = 1,2W/3,3 = 1,2_*1,11/3,3 = 0,40 кг/с

Далее рассчитываются концентрации растворов в корпусах:

x₁ = G_нx_н/(G_н - w₁) = 2,22_*0,15/(2,22 - 0,34) = 0,18, или 18%;

x₂ = G_нx_н/(G_н - w₁ - w₂) = 2,22_*0,15/(2,22 - 0,34 - 0,37) = 0,22, или 22%.

x₃ = G_нx_н/(G_н - w₁ - w₂ -?w₃) = 2,22_*0,15/(2,22 - 0,34 - 0,37 - 0,4) = 0,3, или 30%.

Концентрация раствора в последнем корпусе x₂ соответствует заданной концентрации упаренного раствора x_к.

Температуры кипения растворов

Общий перепад давлений в установке равен:

DP_об = P_г1 - P_бк,

где P_г1 - давление греющего пара, МПа;

P_бк - абсолютное давление в барометрическом конденсаторе, МПа.

DP_об = 0,5 - 0,01 = 0,49.

В первом приближении общий перепад давлений распределяют между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах (в МПа) равны:

P_г1 = 0,5 МПа;

P_г2 = P_г1 - DP_об/3 = 0,5 - 0,49/3 = 0,337 МПа.

P_г3 = P_г2 - DP_об/3 = 0,337 - 0,49/3 = 0,174 МПа

Давление пара в барометрическом конденсаторе:

P_бк = P_г3 - DP_об/3 = 0,174 - 0,49/3 = 0,01 МПа,

что соответствует заданному значению P_бк.

По давлениям паров находим их температуры и энтальпии [1]:

P, МПа t, ⁰C I, кДж/кг

P_г1 = 0,5 t_г1 = 151,8 I₁ = 2755,4

P_г2 = 0,337 t_г2 = 137,3 I₂ = 2736,2

P_г3 = 0,174 t_г3 = 116,3 I₃ = 2709,0

P_бк = 0,01 t_бк = 45,4 I_бк = 2581,0

При определении температуры кипения растворов в аппаратах исходят из следующих допущений. Распределение концентраций раствора в выпарном аппарате с интенсивной циркуляцией практически соответствует модели идеального перемешивания. Поэтому концентрацию кипящего раствора принимают равной конечной в данном корпусе и, следовательно, температуру кипения раствора определяют при конечной концентрации.

Изменение температуры кипения по высоте кипятильных труб происходит вследствие изменения гидростатического давления столба жидкости. Температуру кипения раствора в корпусе принимают соответствующей температуре кипения в среднем слое жидкости. Таким образом, температура кипения раствора в корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму температурных потерь УД от температурной (Д^/), гидростатической (Д^//) и гидродинамической (Д^///) депрессий

(УД = Д^/ + Д^// + Д^///).

Гидродинамическая депрессия обусловлена потерей пара на преодоление гидравлических сопротивлений трубопроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчетах принимают Д^/// = 1,0 - 1,5 град на корпус. Примем для каждого корпуса Д^/// = 1 град. Тогда температуры вторичных паров в корпусах (в ⁰C) равны:

t_вп1 = t_г2 + Д₁^/// = 137,3 + 1,0 = 138,3;

t_вп2 = t_г3 + Д₂^/// = 116,3 + 1,0 = 117,3;

t_вп3 = t_бк + Д₃^/// = 45,4 + 1,0 = 46,4.

Сумма гидродинамических депрессий

УД^/// = Д₁^/// + Д₂^/// + Д₃^/// = 1 + 1 +1 = 3 ⁰С.

По температурам вторичных паров определим их давление. Они равны соответственно (в МПа): P_вп1 = 0,35; P_вп2 = 0,18; P_вп3 = 0,01.

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствора Р_ср каждого корпуса определяется по уравнению:

Р_ср = P_вп + сgH (1 - е)/2,

где Н - высота кипятильных труб в аппарате, м; с - плотность кипящего раствора, кг/м³; е - паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), м³/м³.

Для выбора значения H необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата F_ор. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q = 20000 - 50000 Вт/м². Примем q = 40000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна:

F_ор = Q/q = щ_1*r₁/q,

где r₁ - теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.

F_ор = Q/q = щ_1*r₁/q = 0,34_*2155,1_*10³ / 40000 = 18,3 м².

По ГОСТ 11987 - 81 трубчатые аппараты с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой состоят из кипятильных труб, высотой 4 и 5 м при диаметре d_н = 38 мм и толщине стенки д_ст = 2 мм. Примем высоту кипятильных труб H = 4 м.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение е = 0,4 - 0,6. Примем е = 0,5.

Плотность водных растворов, в том числе NaCl [6], при температуре 20⁰С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:

с₁ = 1132,6 кг/м³, с₂ = 1163,4 кг/м³, с₃ = 1225 кг/м³.

При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением ее с повышением температуры от 20 ⁰С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения е.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

Р_{1 ср}. = Р _{вп 1} + с_1*g_*Н_*(1 - е)/2 = 0,35_*10⁶ + 1132,6_*9,8_*4_*(1 - 0,5)/2 = 36_*10⁴;

Р_{2 ср}. = Р _{вп 2} + с_2*g_*Н_*(1 - е)/2 = 0,18_*10⁶ + 1163,4_*9,8_*4_*(1 - 0,5)/2 = 19,1_*10⁴.

Р_{3 ср}. = Р _{вп 3} + с_3*g_*Н_*(1 - е)/2 = 0,01_*10⁶ + 1225_*9,8_*4_*(1 - 0,5)/2 = 1,5_*10⁴.

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя [1]: P, МПа t, ⁰C r, кДж/кг

P_1ср = 0,36 t_1ср = 139,9 r_вп1 = 2150

P_2ср = 0,19 t_2ср = 119,6 r_вп2 = 2208

P_3ср = 0,015 t_3ср = 53,6 r_вп3 = 2372

Определим гидростатическую депрессию по корпусам (в ⁰C):

Д₁^// = t_1ср - t_вп1 = 139,9 - 138,3 = 1,6;

Д₂^// = t_2ср - t_вп2 = 119,6 - 117,3 = 2,3;

Д₃^// = t_3ср - t_вп3 = 53,6 - 46,4 = 7,2.

Сумма гидростатических депрессий

УД^// = Д₁^// + Д₂^// + Д₃^// = 1,6 + 2,3 + 7,2 = 11,1 ⁰C.

Температурную депрессию Д^/ определим по уравнению

Д^/ = 1,62_*10^-2_* Д_атм^/ _*Т²/ r _вп,

где Т - температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; Д_атм^/ - температурная депрессия при атмосферном давлении.

Находим значение Д^/ по корпусам (в ⁰C):

Д^/₁= 1,62_*10^-2 _* (139,9 + 273)²_* 4,3 / 2150 = 5,5;

Д^/₂= 1,62_*10^-2 _* (119,6 + 273)²_* 5,8 / 2208 = 6,6;

Д^/₃= 1,62_*10^-2 _* (53,6 + 273)²_* 9,6 / 2372 = 7,0.

Сумма температурных депрессий

УД^/ = Д₁^/ + Д₂^/ + Д₃^/ = 5,5 + 6,6 + 7,0 = 19,1 ⁰C.

Температуры кипения растворов в корпусах равны (в ⁰C)

t_к = t_г + Д^/ + Д^// + Д^///

В аппаратах с вынесенной зоной кипения с естественной циркуляцией кипение раствора происходит в трубе вскипания, устанавливаемой над греющей камерой. Кипение в греющих трубках предотвращается за счет гидростатического давления столба жидкости в трубе вскипания. В греющих трубках происходит перегрев жидкости по сравнению с температурой кипения на верхнем уровне раздела фаз. Поэтому температуру кипения раствора в этих аппаратах определяют без учета гидростатических температурных потерь Д^//.

t_к1 = t_г2 + Д^/₁ +Д^///₁ = 137,3+ 5,5 + 1,0 = 143,8;

t_к2 = t_г3 + Д^/₂ +Д^///₂ = 116,3 + 6,6 + 1,0 = 123,9;

t_к3 = t_бк + Д^/₃ +Д^///₃ = 45,4 + 7,0 + 1,0 = 53,4.

Перегрев раствора t_пер может быть найден из внутреннего баланса тепла в каждом корпусе. Уравнение теплового баланса для j-го корпуса записывается в следующем виде:

G_нj*c_нj*(t_кj-1 - t_кj) + M_*c_нj*t_перj = щ_j*(I_{вп j} - c_в*t_кj),

где М - производительность циркуляционного насоса (в кг/с), тип которого определяют по каталогу [11] для выпарного аппарата с поверхностью теплопередачи F_ор.

Для первого корпуса t_кj-1 - это температура раствора, поступающего в аппарат из теплообменника-подогревателя.

В аппаратах с естественной циркуляцией обычно достигаются скорости раствора = 0,6 - 0,8 м/с. Примем = 0,7 м/с. Для этих аппаратов масса циркулирующего раствора равна:

M = *S*с,

где S - сечение потока в аппарате (м²), рассчитываемая по формуле:

S = F_{ор *}d_вн/4_*H,

где d_вн - внутренний диаметр труб, м;

Н - принятая высота труб, м.

S = 18,3_*0,034/4_*4 = 0,039 м².

M = 0,7_*0,039_*1109,5 = 30,3 кг/с.

Таким образом, перегрев раствора в j-м аппарате t_перj равен:

t_перj = [щ_j*(I_{вп j} - c_в*t_кj) - G_нj*c_нj*(t_кj-1 - t_кj)] / M_*c_нj.

t_пер1 = [щ_1*(I_{вп 1} - c_в*t_к1) - G_н1*c_н1*(t_{к исх} - t_к1)] / M_*c_н1 = [0,34_*(2736,2 - 4,19_*143,8) -2,22_*4,599_*(103 - 143,8)] / 30,3_*4,599 = 8,1

t_пер2 = [щ_2*(I_{вп 2} - c_в*t_к2) - G_н2*c_н2*(t_к1 - t_к2)] / M_*c_н2 = [0,37_*(2709 - 4,19_*123,9) -2,22_*4,565_*(143,8 - 123,9)] / 30,3_*4,565 = 4,3

t_пер3 = [щ_3*(I_{вп 3} - c_в*t_к3) - G_н3*c_н3*(t_к2 - t_к3)] / M_*c_н3 = [0,4_*(2581 - 4,19_*53,4) -2,22_*4,41_*(123,9 - 53,4)] / 30,3_*4,41 = 1,8

Полезная разность температур

Полезную разность температур (в ⁰С) в каждом корпусе можно рассчитать по уравнению:

t_пj = t_гj - (t_кj + t_перj / 2).

t_п1 = t_г1 - (t_к1 + t_пер1 / 2) = 151,8 - (143,8 + 8,1/2) = 3,95;

t_п2 = t_г2 - (t_к2 + t_пер2 / 2) = 137,3 - (123,9 + 4,3/2) = 11,25;

t_п3 = t_г3 - (t_к3 + t_пер3 / 2) = 116,3 - (53,4 + 1,8/2) = 62.

Анализ этого уравнения показывает, что величина t_пер / 2 - не что иное как дополнительная температурная потеря. В связи с этим общую полезную разность температур выпарных установок с аппаратами с вынесенной зоной кипения нужно определять по выражению:

УДt_п = t_г1 - t_бк - УД^/ - УД^/// - У(t_пер / 2).

УДt_п = 151,8 - 45,4 - 19,1 - 3 - (8,1/2 + 4,3/2 + 1,8/2) = 77,2 ⁰С.

Проверим общую полезную разность температур:

УДt_п = t_п1 + t_п2 + t_п3 = 3,95 + 11,95 + 62 = 77,2 ⁰С.

Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

Q₁ = D_*(I_г1 - i₁) = 1,03_*[G_н*c_н*(t_к1 - t_н) + _1*(I_вп1 - c_в*t_к1) + Q_1конц]; (1)

Q₂ = _1*(I_г2 - i₂) = 1,03_*[(G_н - ₁)_*c_1*(t_к2 - t_к1) + _2*(I_вп2 - c_в*t_к2) + Q_2конц]; (2)

Q₃ = _2*(I_г3 - i₃) = 1,03_*[(G_н - ₁ - _2)*c_2*(t_к3 - t_к2) + _3*(I_вп3 - c_в*t_к3) + Q_3конц]; (3)

W = ₁ + ₂ + ₃. (4)

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

с_н, с₁, с₂ - теплоемкости растворов соответственно исходного, в первом и во втором корпусах, кДж/ (кг*К) [6];

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

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

t_н = t_вп1 + Д^/_н,

где Д^/_н - температурная депрессия для исходного раствора.

t_н = 138,3 + 3,4 = 141,7 ⁰С.

При решении уравнений (1) - (4) можно принять:

I_вп1 I_г2; I_вп2 I_г3; I_вп3 I_бк.

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_сух*q = G_н*х_н*q,

где G_сух - производительность аппаратов по сухому NaCl, кг/с;

q - разность интегральных теплот растворения при концентрациях х₂ и х₃, кДж/кг.

Тогда

Q_{3 ор} = (G_н - ₁ - ₂)_*c_2*(t_к3 - t_к2) + _3*(I_вп3 - c_в*t_к3) = (2,22 - 0,34 - 0,37)_*3,48_*(53,4 - 123,9) + 0,4_*(2581 - 4,53_*53,4) = 565,5 кВт.

Поскольку Q_3конц составляет значительно меньше 3% от Q_{3 ор,} в уравнениях тепловых балансов по корпусам пренебрегаем величиной Q_3конц.

Q₁ = D_*(2755,4-636,6) = 1,03_*[2,22_*3,52_*(143,8-141,7) + щ_1*(2737,62-4,53_*143,8)];

Q₂ = щ_1*(2736,2-577,998) = 1,03_*[(2,22-щ₁)_*3,5_*(123,9-143,8)+щ_2*(2707,22-4,53_*123,9)];

Q₃ = щ_2*(2709-488,3) = 1,03_*[(2,22-щ₁-щ₂)_*3,48_*(53,4-123,9)+щ_3*(2582,52-4,53_*53,4)];

W = ₁ + ₂ + ₃ = 1,11.

Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:

D = 0,3 кг/с; Q₁ = 636,15 кВт; Q₂ = 616,75 кВт; Q₃ = 759,85 кВт;

щ₁ = 0,29 кг/с; щ₂ = 0,34 кг/с; щ₃ = 0,48 кг/с.

Результаты расчета сведены в таблиц

Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (щ1=0,34 кг/с, щ2=0,37 кг/с, щ3=0,4 кг/с) превышает 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.

Рассчитаем концентрации растворов в корпусах:

x₁ = G_нx_н/(G_н - w₁) = 2,22_*0,15/(2,22 - 0,29) = 0,17, или 17%;

x₂ = G_нx_н/(G_н - w₁ - w₂) = 2,22_*0,15/(2,22 - 0,29 - 0,34) = 0,21, или 21%.

x₃ = G_нx_н/(G_н - w₁ - w₂ -?w₃) = 2,22_*0,15/(2,22 - 0,29 - 0,34 - 0,48) = 0,3, или 30%.

Температурную депрессию Д^/ определим по уравнению:

Д^/ = 1,62_*10^-2_* Д_атм^/ _*Т²/ r _вп,

где Т - температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; Д_атм^/ - температурная депрессия при атмосферном давлении.

Находим значение Д^/ по корпусам (в ⁰C):

Д^/₁= 1,62_*10^-2 _* (139,9 + 273)²_* 4,0/ 2150 = 5,1

Д^/₂= 1,62_*10^-2 _* (119,6 + 273)²_* 5,4/ 2208 = 6,1

Д^/₃= 1,62_*10^-2 _* (53,6 + 273)²_* 9,6 / 2372 = 7,0.

Температура кипения раствора в аппаратах:

t_к1 = t_г2 + Д^/₁ +Д^///₁ = 137,3+ 5,1 + 1,0 = 143,4;

t_к2 = t_г3 + Д^/₂ +Д^///₂ = 116,3 + 6,1 + 1,0 = 123,4;

t_к3 = t_бк + Д^/₃ +Д^///₃ = 45,4 + 7,0 + 1,0 = 53,4.

Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

К₁ = 1 / (1/б₁ + Уд/л + 1/б₂)

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки д_ст/л_ст и накипи д_н/л_н. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

Уд/л = 0,002/25,5 + 0,0005/2 = 2,87*10^-4 м²_*К / Вт.

В аппаратах с вынесенной зоной кипения обеспечиваются высокие скорости движения растворов в трубках греющей камеры и вследствие этого - устойчивый турбулентный режим течения. Принимая во внимание, что разность температур теплоносителей (греющего пара и кипящего раствора) в выпарном аппарате невелика, для вычисления коэффициентов теплоотдачи со стороны жидкости используют эмпирическое уравнение:

Nu = 0,023_*Re^0,8_*Pr^0,4

Физические характеристики растворов, входящие в критерии подобия, находят по средней температуре потока, равной:

t_ср = t_к + t_пер / 2.

t_ср1 = t_к1 + t_пер1 / 2 = 143,4 + 8,1/2 = 147,5;

t_ср2 = t_к2 + t_пер2 / 2 = 123,4 + 4,3/2 = 125,6;

t_ср3 = t_к3 + t_пер3 / 2 = 53,4 + 1,8/2 = 54,4.

Re = щ_*d_экв*с / м;

где d_экв = 4S/П - эквивалентный диаметр, причем S - площадь поперечного сечения потока; П - смоченный периметр сечения (для труб круглого сечения d_экв равен внутреннему диаметру трубы.);

щ - скорость теплоносителя.

Pr = c* м / л

d_экв = (4_*р_*d²/4) / d = р_*d = 3,14*0,034 = 0,11 м.

Re₁ = 0,7_*0,11_*1108,3 / 0,00028 = 304782,5;

Re₂ = 0,7_*0,11_*1131,1 / 0,00035 = 248842;

Re₃ = 0,7_*0,11_*1234,8 / 0,0011 = 86436;

Pr₁ = 3477,7* 0,00028 / 0,63 = 1,5;

Pr₂ = 3435,8* 0,00035 / 0,6 = 2,0;

Pr₃ = 3393,9* 0,0011 / 0,5 = 7,4.

Nu₁ = 0,023_*304782,5^0,8_*1,5^0,4 = 659,7;

Nu₂ = 0,023_*248842^0,8_*2,0^0,4 = 629,3;

Nu₃ = 0,023_*86436^0,8_*7,4^0,4 = 455,8.

Nu = б_2*d_экв /л.

где б₂ - коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору.

б₂ = Nu_* л/ d_экв

б₂₁ = 659,7_* 0,63/ 0,11 = 3778,3;

б₂₂ = 629,3_* 0,6/ 0,11 = 3432,5;

б₂₃ = 455,8_* 0,5/ 0,11 = 2071,8.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке б₁ равен:

б₁ = 2,04_*⁴v(r_1*с²_{ж 1*}л³_{ж 1}) / (м_{ж 1*}Н_*t1),

где r₁ - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

с_{ж 1,}л_{ж 1},м_{ж 1} - соответственно плотность (кг/м³), теплопроводность (Вт/м_*К), вязкость (Па_*с) конденсата при средней температуре пленки t_пл = t_{г 1} - t₁/2, где t₁ - разность температур конденсации пара и стенки, град.

Расчет б₁ ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем

t₁ = 0,5 град. t_пл = 151,8 - 0,5/2 = 151,6 град.

Тогда

б₁ = 2,04_*⁴v(2115,6_*10³_*919,34²_*0,686³)/(0,1152_*10^-3_*4_*0,5) = 14430 Вт/ м²_*К.

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение

q = б_1*Дt₁ = Дt_ст / (Уд/л) = б_2*Дt₂,

где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

Дt_ст - перепад температур на стенке, град;

Дt₂ - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

Отсюда

Дt_ст = б_1*Дt_1* Уд/л = 14430_*0,5_*2,87_*10^-4 = 2,1 град.

Тогда

Дt₂ = Дt_{п 1} - Дt_ст - Дt = 3,95 - 2,1 - 0,5 = 1,4 град.

выпарной аппарат материал температура

Размещено на Allbest.ru

...