2.2 Определение температур кипения растворов

Определяем общий перепад давлений:

ΔP=P_гп1 – P_втп4.

Делаем приближение, что общий перепад давлений распределяется между корпусами поровну. Тогда давления греющих паров в корпусах составят:

P_гп2=P_гп1 – ΔP/4;

P_гп3=P_гп2 – ΔP/4;

P_гп4=P_гп3 – ΔP/4.

По давлению паров находим их температуры и энтальпии.

Определяем депрессии по корпусам

Физико-химическая депрессия при P=1 ат в I корпусе:

в начале сгущения Δ`_ф-х(bн)=0,38·e^{0,05+0,045·bн};

в конце сгущения Δ`_ф-х(b1)=0,38·e^{0,05+0,045·b1};

при заданном давлении P_втп в аппарате депрессия составит:

в начале сгущения Δ_ф-х(bн)= Δ`_ф-х(bн)·16,2·T²/r;

в конце сгущения Δ_ф-х(b1)= Δ`_ф-х(b1)·16,2·T²/r;

где T – температура в аппарате, К;

r – теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.

Гидравлическую депрессию принимаем Δ_г=1ºС на каждый корпус.

Тогда суммарная депрессия составит:

в начале сгущения ΣΔb_н=Δ_ф-х(bн)+Δ_г;

в конце сгущения ΣΔb₁=Δ_ф-х(b1)+Δ_г.

Температура кипения в I корпусе:

в начале сгущения t_к^bн= t_втп1+ ΣΔb_н;

в конце сгущения t_к^b1= t_втп1+ ΣΔb₁.

Средняя температура кипения:

t_к1=(t_к^bн + t_к^b1)/2.

Полная разность температур для I корпуса:

Δt_п1=t_гп1 – t_втп1 .

Полная полезная разность температур

Δt_пп1=t_гп1 – t_к1.

Аналогично рассчитываются температуры кипения по другим корпусам.

2.3 Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи определяется по уравнению

где α₁ – коэффициент теплоотдачи от насыщенного пара к стенке, Вт/(м²·К);

α₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки к свободно стекающей пленке при кипении, Вт/(м²·К).

Суммарное термическое сопротивление:

где δ, δ_ст, δ_н – толщина суммарная, стенки и накипи, м;

λ, λ_ст, λ_н – теплопроводность суммарная, стенки и накипи, Вт/(м·К).

Выбираем материал сталь1Х18Н9Т (20х2); δ_ст=0,002 м; λ_ст=17,5 Вт/м·К. Для накипи δ_н/λ_н=1,1·10^-4 м²·К/Вт.

Тогда суммарное термическое сопротивление составит:

.

Коэффициент теплоотдачи от насыщенного пара к стенке:

где Δt – разность между температурой пара и стенки;

Н – высота труб, м;

μ, ρ, λ – теплофизические свойства конденсата;

r – теплота конденсации насыщенного пара, Дж/(кг К).

Коэффициент теплоотдачи от стенки к свободно стекающей пленке при кипении:

При q > 20 кВт/м²: С = 2,6; n = 0,2; m = 0,32;

при q₁<20 кВт/м²: С=163,5; n= - 0,26; m=0,69.

Толщина стекающей пленки:

;

где кинематическая вязкость .

Критерий Рейнольдса:

.

Линейная массовая плотность орошения:

.

Смоченный периметр:

П=π·d_ср·z,

где d_ср – средний диаметр трубок;

z - количество трубок.

2.4 Уточнение температур кипения

Распределяем полную полезную разность температур между корпусами, исходя из условия равенства площадей поверхности теплопередачи для всех корпусов: f₁=f₂=f₃=f₄. Для этого применяем метод приближений. В первом приближении принимаем, что тепловые нагрузки по корпусам одинаковы: Q₁= Q₂=Q₃=Q₄.

Тогда полные полезные температурные перепады по корпусам составят:

;

;

;

.

Уточняем температуры кипения по корпусам:

t_к1= t_гп1 – Δt_пп1;

t_к2= t_гп2 – Δt_пп2;

t_к3= t_гп3 – Δt_пп3;

t_к4= t_гп4 – Δt_пп4.