Курсовая работа: Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия

Полезные разности температур по корпусам равны:

 ºС

 ºС

 ºС

Общая полезная разность температур:

 ºС

Проверим общую полезную разность температур:

1.4 Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в первом корпусе, производительность каждого корпуса по выпариваемой воде и тепловые нагрузки по корпусам определяются путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнениями баланса по воде для всей установки:

   (1.7)

, а , то

 (1.8)

        (1.9)

 (1.10)

W=W1+ W2+ W3,     (1.11)

где D – расход греющего пара в первом корпусе, кг/с;

Н,h – энтальпия пара и конденсата, соответственно, Дж/кг;

1,03, 1,02, 1,01 – коэффициенты, учитывающие 3;2;1 % потерь тепла в окружающую среду по корпусам, соответственно (потери тепла обычно принимают в размере 2 ÷ 6% от тепловой нагрузки аппарата);

C – удельная теплоемкость, Дж/кг∙К;

 – теплота концентрирования по корпусам. Величинами  пренебрегаем, поскольку эти величины значительно меньше принятых потерь тепла;

tн – температура кипения исходного раствора, подаваемого в первый корпус,

 – температура кипения в i-ом корпусе.

,

где  – температурная депрессия для исходного раствора;

сн, с1, с2 – теплоёмкость растворов при концентрациях , кДж/(кг×К)

Теплоёмкость (в кДж/(кг×К)) разбавленных водных растворов ( < 20%) рассчитывается по формуле:

         (1.12)

Подставим известные значения в уравнения.

W = 1,48 = W1+ W2+ W3

1,48 =  +  +

Oтсюда :D = 0,2286 кг/с.

Тогда:

W1 = 0,954×0,2286 – 0,0141 = 0,204 кг/с

W2 = 0,875×0,2286 + 0,58 = 0,78 кг/с

W3 = 0,7001×0,2286 + 0,336 = 0,496 кг/с

Проверка

W = W1 + W2 + W3 = 0,204+0,78+0,496= 1,48 кг/с

Определим тепловые нагрузки, кВт

Q1 = D∙2139 = 0,2286∙2139=488,98

Q2 = W1∙2180 = 0,204∙2180=444,72

Q3 = W2∙2234 =0,78∙2234= 1742,52

Полученные данные сводим в табл.1.4.

Таблица 1.4 – Параметры растворов и паров по корпусам

1.5 Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи рассчитываем, исходя из того, что при установившемся процессе передачи тепла справедливо равенство:

                         (1.13)

Коэффициент теплопередачи К в [Вт/(м2 К)] можно рассчитать по уравнению:

,                                (1.14)

где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м2; q = Q/F;

 и  – коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от стенки к кипящему раствору соответственно, Вт/(м2∙К);

 – сумма термических сопротивлений стенки загрязнений и накипи, (м2∙К/Вт);

 – разность температур между греющим паром и стенкой со стороны пара в первом корпусе, ºС;

 – перепад температур на стенке, ºС;

 – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С.

Коэффициент теплоотдачи  рассчитываем по уравнению:

, (1.15)

где  – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

 – разность температур конденсата пара и стенки, ºС;

 – соответственно плотность, кг/м3, теплопроводность Вт/(м∙К) и вязкость конденсата, Па∙с, при средней температуре плёнки:

Первоначально принимаем

 ºС.

Значения физических величин конденсата берём при tпл = 142,85ºС.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору  в условиях его естественной циркуляции для пузырькового режима в вертикальных трубах равен:

,      (2.16)

где  – плотность греющего пара в первом корпусе,   – плотность пара при атмосферном давлении;  – соответственно, теплопроводность, поверхностное натяжение, теплоемкость и вязкость раствора в первом корпусе.

Значения величин, характеризующих свойства растворов NaOH , представлены в таблице 1.5.

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Как видим

Для второго приближения примем

Очевидно, что

Для определения  строим графическую зависимость тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой (см. рис. 1.1) и определяем  = 1,1 ºС.

Проверка:

Как видим

Рассчитываем коэффициент теплопередачи К1 в первом корпусе:

Коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2 и третьего К3 можно рассчитывать так же , как и коэффициент К1 или с достаточной точностью воспользоваться соотношением коэффициентов , полученных из практики ведения процессов выпаривания .Эти соотношения варьируются в широких пределах:

К1 : К2 : К3 = 1 : (0,85  0,5) (0,7  0,3)

Поскольку – СaCl2 –соль, соотношение коэффициентов принимаем по верхним пределам.

Страницы: 1, 2, 3