2.6 Находим полезную разность температур

Δtпол=Δtобщ-ΣΔ

Общая разность температур Δtобщ=t1-t2=139,2-59,7=79,5^оС

Δtобщ=139,2-59,7=79,5^оС

Δtпол=79,5-24,93=54,7^оС

где t₁ - температура первичного пара в первом корпусе;

t₂ - температура вторичного пара на выходе из последнего корпуса

2.7Определяем температуры кипения щелока в корпусах

t_кип=t_вт.п.=Δ'+Δ''+Δ'''

гдеt_вт.п. - температура насыщенного пара

t_кип1=t_вт.п.1+ ΣΔ=132,9+24,93=157,83^оС

t_кип2=t_вт.п.2+ ΣΔ=119,6+24,93=144,53^оС

t_кип3=t_вт.п.3+ ΣΔ=101,6+24,93=126,53^оС

t_кип4=t_вт.п.4+ ΣΔ=59,7+24,93=84,63^оС

2.8 Расчет коэффициентов теплопередачи по корпусам

K=1/r, где r-общее тепловое сопротивление

r=1/α₁+δ_ст/λ_ст+δ_н/λ_н+1/α₂, м²*К/Вт

где α₁-коэффициент теплоотдачи от пара к стенке, Вт/м²*К

δ_ст-толщина стенки аппарата, мм

λ_ст-теплопроводность стальной стенки аппарата, Вт/м*К

δ_н-толщина слоя накипи, принимаем 1,5 мм

λ_н-теплопроводность накипи, 2,2 Вт/м*К

α₂- коэффициент теплоотдачи от стенки к щелоку, Вт/м2*К

r=1/6452,83+0,002/46,5+0,0015/2,2+1/194191,2=0,00092

Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара:

α₁=2,04*ε_t⁴√(λ³*ρ²*r)/μ*Δt*H

α₁=2,04*1*⁴√(0,67³*943²*2127*10³)/0,232*10^-3*5*5=6452,83Вт/м²*К

где ε_t-поправочный коэффициент, учитывающий зависимость физических свойств конденсата от температуры, принимаем равным 1 г

r-теплота конденсации (парообразования), принимаем равным 2171 Дж/кг

Δt-разность температур конденсации и поверхности стенки, Δt=t_г.п.-t_ст=132,9-127,9=5К

H-высота трубы, принимаем равной 5 м

λ-теплопроводность конденсата, принимаем равной 0,67 Вт/м*К

ρ-плотность конденсата, принимаем равной 943 кг/м³

μ-динамический коэффициент вязкости конденсата, принимаем равной 0,232*10^-3

Δt=t_г.п.-t_ст=132,9-127,9=5К

где t_г.п.-температура греющего пара, К

t_ст-температура стенки со стороны греющего пара, К

δ_ст=2мм=0,002м

λ_ст=46,5 Вт/м*К

δ_н=0,0015м

λ_н=2,2 Вт/м*К

Значения теплопроводности, плотности и вязкости конденсата (воды) берем в справочниках при средней температуре пленки конденсата

t_пл=(t_г.п.+t_ст.)/2=(132,9+127,9)/2=130 К

Определяем α₂- коэффициент теплоотдачи при кипении щелока, Вт/м²*К

α₂=α_в*φ

где φ-множитель, учитывающий физические свойства кипящего щелока,

принимаем 0,9

α_в-коэффициент теплоотдачи при пузырьковом кипении воды, Вт/м²*К

α_в=45,3*Δt^2,33*p₁^0,5=45,3*29,93^2,33=215768,2 Вт/м*К

Δt=t_cт-t₁=127,9-157,83=29,93К

α₂=215768,5*0,9=194191,2 Вт/м*К

Ориентировочное соотношение коэффициентов теплопередачи по корпусам при выпаривании: K₁:К₂:K₃:K₄=1:0,58:0,34:0,29

Отсюда К₁=К=1086Вт/м²*К

К₂=1086*0,8=6299Вт/м²*К

К₃=629,9*0,34=214Вт/м²*К

К₄=214*0,29=62,1Вт/м²*К

2.9Составляем уравнение тепловых балансов по корпусам (без учета тепловых потерь)

По условию щелок подается на выпарку подогретым до температуры кипения в первом корпусе. Расход тепла в первом корпусе:

Q₁ = W₁*r₁ Вт

Q₁=6,78*2171*10³=14719,38*10³Вт

где W₁ - количество выпаренной воды в первом корпусе, кг/с

r₁-удельная теплота парообразования, Дж/кг

Щелок переходит во второй корпус перегретым, следовательно, в балансе слагаемое Q_Haгp отрицательно (теплота самоиспарения). Расход тепла во втором корпусе:

Q₂= W₂*r₂-[G₁*c₁*(t₁-t₂)], Вт

Где W₂-количество выпаренной воды во втором корпусе, кг/с

r₂-удельная теплота парообразования, Дж/кг

G₁-количество щелока, переходящего из 1 корпуса во 2, кг/с

c₁-теплоемкость щелока, Дж/ кг*с

t₁ и t₂- температуры кипения щелока в 1 и 2 корпусах, К

Удельная массовая теплоемкость щелока определяется по формуле:

с = А - а*х

где А, а-постоянные, зависящие от природы щелока, таблица

х - концентрация щелока, %

Таким образом, рассчитываются расходы тепла в каждом корпусе.

Q₂=7,39*2208*10³-[34,88*3,75*(157,83-144,53)]=16315,38*10³ Вт

А=4,103; а=0,0218

с₁=А-а*х_н=4,103-0,0218*16=3,75 Дж/кг*с

с₂=А-а*х₂=4,103-0,0218*24,24=3,57Дж/кг*с

с₃=А-а*х₃=4,103-0,0218*34,21=3,35Дж/кг*с

Q₃=W₃*r₃-[G₂*C₂(t₂-t₃)]=8,01*2256*10³-[27,49*3,57*(144,53-126,53)]=18068,79*10³, Вт

Q₄=W₄*r₄-[G₃*C₃(t₃-t₄)]=8,62*2358*10³-[19,48*3,35*(101,6-59,7)]=20323,22*10³, Вт