1.5 Уточнение расходов выпаренной воды по корпусам

Для уточнения расходов выпаренной воды по корпусам составляют для каждого корпуса установки уравнения теплового баланса. В конечном виде эти уравнения имеют вид:

; (24)

(25)

W=W1-W₂, (26)

где 1,03 - коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду; с₁ сH - теплоемкость начального раствора и в 1-ом корпусе, кДж/(кгК); - теплота конденсации греющего пара по корпусам, Дж/кг; D, W1, W2 - расходы греющего пара по корпусам, кг/с;

Раствор поступает в первый корпус, нагретый в теплообменнике до температуры кипения в корпусе. Поэтому уравнение теплового баланса для первого корпуса принимает вид:

;

Теплоемкость раствора в первом корпусе рассчитывается по формуле:

Дж/кг*К .

Для решения данной системы уравнений запишем уравнение материального баланса по воде для всей установки

W1+ W2=2.1

откуда

W₂=2.1-W1.

Подставим последнее выражение в уравнение для определения

Решая данное уравнение получаем:

W₁=1.036

W₂=2.1-1.036=1.064 кг/с .

Расход пара в первом корпусе D=(l.03*1.036*2239)/2190=1.09 кг/с.

Расхождение по испаряемой влаге_; предварительно принятой и рассчитанной., не превышает 5%, поэтому не пересчитываем концентрации и температуры кипения растворов. В дальнейших расчетах используем новые, полученные из решения балансовых уравнений значения по испаряемой влаге. Тепловые нагрузки по

корпусам равны

Q₁=1.09*2190=2387.1 кВт;

Q₂=1.036*2242=2322.712 кВт.

2. Расчет коэффициентов теплопередачи по корпусам

Определив температуры кипения растворов по корпусам_} можно рассчитать коэффициенты теплопередачи. Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формуле:

, (28)

где - сумма термических сопротивлений стенки и ее загрязнений,.

м²*К/Вт

1 - пар; 2 - конденсат; 3 - стенка; 4 - накипь; 5 - кипящий раствор.

Рисунок 2.1 - Распределение температур в процессе теплопередачи от пара к кипящему раствору через многослойную стенку

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

=0,002/25,1+0,0005/2=2,87*10 м²*К/Вт ,,

2.1 Определение коэффициента теплоотдачи

Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

,

Где - теплопроводность конденсата, Вт/(м²*К); - плотность конденсата, кг/м³ [1,приложение Б6]; r - удельная теплота парообразования, Дж/кг; - вязкость конденсата, Па-с; - разность температур, °С, равная разности между греющим паром и стенкой со стороны пара, принимаем =2°C; Н - высота трубы, м.

Для выбора значения Н ориентировочно определяем поверхность теплопередачи выпарного аппарата. При кипении водных растворов принимают удельную тепловую нагрузку в аппаратах с естественной циркуляцией q=30000-50000Вт/м². Принимаем q=30000 Вт/м₂. Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочна равна

F_op=Q/q=W1 * r_BTl/q=1.036*2239000/30000=57.9 м².

По [1,приложению А5] трубчатые аппараты с естественной циркуляцией, сосной греющей камерой и солеотделением (тип 1, исполнение 3) состоят из кипятильных труб высотой Н=4м, при диаметре dH=38 мм и толщине стенки =2 мм.

Коэффициент теплоотдачи в первом корпусе равен:

= Вт/(м²*К)

Коэффициент теплоотдачи во втором корпусе равен:

= Вт/(м²*К)