2.5 Определение тепловых нагрузок

Составим уравнения тепловых балансов.

Первый корпус:

(D-Е₅)·i_гп1+m_н·C_н·t_н=[(m_н–W₁)·C_к1·t_к1+W₁·i_вт1+(D-Е₅)·i_конд1]·x,

где D – расход греющего пара, кг/с;

i_гп1 – энтальпия греющего пара в первом корпусе, кДж/кг;

m_н – начальная масса сгущаемого продукта, кг/с;

C_н – начальная теплоёмкость сгущаемого продукта, кДж/(кг К);

t_н – начальная температура сгущаемого продукта , ºС;

C_к1 – теплоёмкость сгущаемого продукта после I корпуса, кДж/(кг К);

t_к1 –температура кипения сгущаемого продукта в I корпусе, ºС;

W₁ – влага, выпаренная в 1-м корпусе, кг/с;

i_вт1 – энтальпия вторичного пара после 1-го корпуса, кДж/кг;

i_конд1 – энтальпия конденсата после 1-го корпуса, кДж/кг;

x =1,02 – 1,05 – коэффициент, учитывающий теплопотери в окружающую среду.

Е₅ – масса экстра-пара, поступающего на обогрев подогревателя V, кг/с.

Второй корпус:

(m_н–W₁)·C_к1·t_к1+(W₁–E₄)·i_вт1=

=[(m_н–W₁–W₂)·C_к2·t_к2+W₂·i_вт2+(W₁–E₄)·i_конд2]·x,

где E₄ – масса экстра-пара, поступающего на обогрев подогревателя IV, кг/с.

W₂ – влага, выпаренная во 2-м корпусе, кг/с;

C_к2 – теплоёмкость сгущаемого продукта во 2-м корпусе, кДж/(кг К);

t_к2 – температура кипения сгущаемого продукта во 2-м корпусе, ºС;

i_вт2 – энтальпия вторичного пара после 2-го корпуса, кДж/кг;

i_конд2 – энтальпия конденсата после 2-го корпуса, кДж/кг.

Четвёртый корпус:

(m_н–W₁–W₂)·C_к2·t_к2+(W₂ –UD₀- Е₃)i_вт2=((m_н–W₁–W₂–W₄)·C_к4·t_к4+W₄·i_вт4+(W₂–UD₀-Е₃)·i_конд4)·x,

где U – коэффициент инжекции;

D₀ – расход острого пара, кг/с;

Е₃ – масса экстра пара, пошедшего на обогрев подогревателя IV, кг/с;

W₄ – влага, выпаренная в 4-м корпусе, кг/с;

C_к4 – теплоёмкость сгущаемого продукта в 4-м корпусе, кДж/кг×К;

t_к4– температура кипения сгущаемого продукта в 4-м корпусе, ºС;

i_вт4– энтальпия вторичного пара после 4-го корпуса, кДж/кг;

i_конд4 – энтальпия конденсата после 4-го корпуса, кДж/кг.

Третий корпус:

(m_н–W₁–W₂–W₄)·C_к4·t_к4+(W₄-Е₂) iвт₄= [ (m_н–W)·C_к3·t_к3+W₃·i_вт3+(W₄ - Е₂ ) i_конд3 ]·x

где W₃ – влага, выпаренная в 3-м корпусе;

C_к3 – теплоёмкость сгущаемого продукта в 3-м корпусе, кДж/(кг К);

t_к3 – температура кипения сгущаемого продукта в 3-м корпусе;

i_вт3 – энтальпия вторичного пара после 3-го корпуса;

i_конд3 – энтальпия конденсата после 3-го корпуса.

Дополняем систему уравнений уравнением материального баланса:

W=W₁+W₂+W₃+W₄.

Количество острого пара D₀ получим из уравнения материального баланса инжектора:

Коэффициент инжекции определим, используя i–S диаграмму для водяного пара:

,

где тепловые перепады:

h_a’=i₀ – i_вт2;

h_a”=i_гп – i_вт2.

Решаем систему уравнений и определяем D, W_1, W_2,W_3,W_4, D₀.

Тепловые нагрузки:

1 корпус Q₁=(D-Е₅)·r_гп;

2 корпус Q₂=(W₁–E₄)·r_втп1;

4 корпус Q₄=(W₂–UD₀-Е₃)r_втп2;

3 корпус Q₃=(W₄-Е₂)·r_втп4.

Уточняем распределение полной полезной разности температур по корпусам:

;

;

;

.