Корисна різниця температур - студопедія

Корисні різниці температур по корпусах (в ° С) рівні:

Тоді загальна корисна різниця температур

Перевіримо загальну корисну різницю температур:

4.1.4. Визначення теплових навантажень

Витрата що гріє пара в 1-й корпус, продуктивність кожного корпусу по випарованої воді і теплові навантаження по корпусах визначимо шляхом спільного рішення рівнянь теплових балансів по корпусам та рівняння балансу по воді для всієї установки:

де 1,03 - коефіцієнт, що враховує 3% втрат тепла в навколишнє середовище; C1, C2. C3- теплоємності розчинів відповідно вихідного в першому і в другому корпусах, кДж / (кг × К) [3]; Q1конц. Q2 конц. Q3 конц - теплоти концентрування по корпусам, кВт; tн- температура кипіння вихідного розчину при тиску в 1-му корпусі; (Де - температурна депресія для вихідного розчину);

де - продуктивність апаратів по сухому КОН, кг / с; - різниця ін-тегральних теплот розчинення при концентраціях і, кДж / кг [З]. тоді

Вирішення цієї системи рівнянь дає наступні результати:

Результати розрахунку зведені в таблицю:

Найбільше відхилення обчислених навантажень по испаряемой воді в кожному

корпусі від попередньо прийнятих (w1 = 2,95 кг / с, w2 = 3,24 кг / с, w3 = 3,53 кг / с) не перевищує 3%, тому не будемо перераховувати концентрації і температури кипіння розчинів по корпусам. Якщо ж розбіжність складе більше 5%, необхідно заново перерахувати концентрації, температурні депресії і температури кипіння розчинів, поклавши в основу розрахунку нове, отримане з рішення балансових рівнянь, розподіл навантажень по испаряемой воді.

4.1.5. Вибір конструкційного матеріалу

Вибираємо конструкційний матеріал, стійкий в середовищі киплячого розчину КОН в інтервалі зміни концентрацій від 5 до 40% [б]. У цих умовах хімічно стійкою є сталь марки Х17. Швидкість корозії її не менше 0,1 мм / рік, коефіцієнт теплопровідності l ст = 25,1 Вт / (м × К).

4.1.6. Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі

Коефіцієнт теплопередачі для першого корпусу визначають за рівнянням адитивності термічних опорів:

Далі розрахуємо коефіцієнт теплопередачі для другого корпусу К2. Для цього знайдемо:

Як бачимо, Визначимо K2:

Розрахуємо тепер коефіцієнт теплопередачі для третього корпусу K3:

При кипінні розчинів в плівкових випарних апаратах коефіцієнт тепловіддачі рекомендується [10] визначати за рівнянням

Тут l - теплопровідність киплячого розчину, Вт / (м К); d - товщина плівки (в м), що розраховується за рівнянням

де v-кінетична в'язкість розчину, м 2 / с; Re = 4 Г / m - критерій Re для плівки рідини; Г = Gj / П-лінійна масова щільність зрошення, кг / (м × с); Gj - витрата розчину, що надходить в j -й корпус, кг / с; P = p dвнn = Fср / H - змочений периметр, м;

m - в'язкість киплячого розчину, Па × с; q- теплове навантаження, яку в розрахунку приймають рівною a1 Dt1. Вт / м 2.

Значення коефіцієнтів і показників ступенів в рівнянні (4.16);

при q<20 000 Вт/м 2. с = 163,1, п = — 0,264; m = 0,685;

при q> 20 000 Вт / м 2. c = 2,6, n = 0,203, m = 0,322.

В апаратах з винесеною зоною кипіння, а також а апаратах з примусовою циркуляцією забезпечуються високі швидкості руху розчинів в трубках гріючої камери і внаслідок цього - стійкий турбулентний режим течії. Беручи до уваги, що різниця температур теплоносіїв (пари, що гріє і киплячого розчину) в випарної апараті невелика, для обчислення коефіцієнтів тепловіддачі з боку рідини використовують емпіричне рівняння [7]:

Фізичні характеристики розчинів, що входять в критерії подібності, знаходять при середній температурі потоку, що дорівнює

4.1,7. Розподіл корисної різниці температур

Корисні різниці температур в корпусах установки знаходимо з умови рівності їх поверхонь теплопередачі:

де - відповідно корисна різниця температур, теплове навантаження, коефіцієнт теплопередачі для j -го корпусу. Підставивши чисельні значення, отримаємо:

Перевіримо загальну корисну різницю температур установки:

Тепер розрахуємо поверхню теплопередачі випарних апаратів за формулою (4.1):

Знайдені значення мало відрізняються від орієнтовно визначеної раніше поверхні Fop. Тому в наступних наближеннях немає необхідності вносити корективи на зміну конструктивних розмірів апаратів (висоти, діаметра і числа труб). Порівняння розподілених з умов рівності поверхонь теплопередачі і попередньо розрахованих значень корисних різниць температур Dtп представлено нижче:

Відмінності між корисними речами температур по корпусах в 1-м і 2-м наближеннях не перевищують 5%. Якщо ж різниця перевищить 5%, необхідно виконати наступне, 3-е наближення, взявши за основу розрахунку Dtп з 2-го наближення, і т. Д. До збігу корисних різниць температур.

Поверхня теплопередачі випарних апаратів:

За ГОСТ 11987-81 [2] вибираємо випарної апарат з наступними характеристиками (див. Додаток 4.2):

Номінальна поверхню теплообміну Fн

Діаметр гріючої камери d к

Діаметр сепаратора dс

Діаметр циркуляційної труби DЦ

Загальна висота апарату Hа