Курсовая работа: Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия

Определяем гидростатическую депрессию по корпусам

Сумма гидростатических депрессий составляет:

в) Температурная депрессия определяется по уравнению:

 

, (1.6)

где Тср =(tср + 273), К;

 – температурная депрессия при атмосферном давлении, ºС;

 – теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг.

Определяется величина  как разность между температурами кипения раствора и чистого растворителя (воды) при атмосферном давлении. Температуры кипения раствора при атмосферном давлении в зависимости от концентрации даны в справочной литературе.

Находим значение  по корпусам:

 ºС

 ºС

 ºС

Сумма температурных депрессий равна:

Тогда температуры кипения растворов по корпусам равны:

 ºС

 ºС

 ºС

1.3 Расчёт полезной разности температур

Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе является наличие некоторой полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора.

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

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде W, кг/с	0,204	0,78	0,496
Концентрация растворов x, %	6,5	8,7	15
Температура греющих паров tГ, ºC	143,6	129,78	110,4
Температура кипения раствора tк ,ºC	133,37	115,19	64,8
Полезная разность температур ∆tп, ºC	10,23	14,59	45,6
Тепловая нагрузка Q, кВт	488,98	444,72	1742,52

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.

Параметр	Корпус
	1	2	3
Плотность раствора, , кг/м3	1012,88	1031,88	1088,22
Вязкость раствора,	1,151	1,2258	1,51
Теплопроводность раствора,	0,5912	0,5886	0,5815
Поверхностное натяжение,	73,4	74,28	77,0
Теплоёмкость раствора,	3923	3831

Страницы: 1, 2, 3