Расчет и подбор выпарной установки
3.9. Расчёт поверхности теплообмена.
3.9.1. Расчёт комплексов для нахождения поверхности нагрева корпусов.
В случае равенства поверхностей обмена отдельных корпусов основное расчетное уравнение имеет вид:
Dс=1/F4/3S(Qi/Ai)4/3 + 1/FS(Qidст/lст) + 1/F0,3S(Qi/B0i)0,3,
где dст =2мм=0,002м - толщина стенки трубок. Заполним вспомогательную таблицу:
|
№ |
(Qi/Ai)4/3 |
Qidст/lст |
(Qi/B0i)0,3 |
|
1 |
3160,3 |
464,8 |
33,9 |
|
2 |
9324,1 |
180,7 |
33,8 |
|
3 |
15680,6 |
242,8 |
60,2 |
|
|
28165,1 |
888,2 |
127,8 |
3.9.2 Расчёт поверхности теплообмена.
Ведем в таблице:
|
F |
1/F4/3S(Qi/Ai)4/3 |
1/FS(Qidст/lст) |
1/FS(Qidст/lст) |
Dс |
|
60 |
119,91 |
14,80 |
32,66 |
167,4 |
|
70 |
97,63 |
12,68 |
31,02 |
141,3 |
|
80 |
81,71 |
11,10 |
29,67 |
122,5 |
|
90 |
69,83 |
9,87 |
28,53 |
108,2 |
|
100 |
60,68 |
8,88 |
27,54 |
97,1 |
|
110 |
53,44 |
8,07 |
26,68 |
88,2 |
|
120 |
47,58 |
7,40 |
25,92 |
80,9 |
|
130 |
42,77 |
6,83 |
25,24 |
74,8 |
|
140 |
38,74 |
6,34 |
24,62 |
69,7 |
На основании табличных данных строим график зависимости Dс от F, по которому определяем по известной Dс=96,40С истинную F: F = 100,7м2.
Тогда D1 = 18,60С
D2 = 29,00С
D3 = 44,80С
Тогда Dс=D1+D2+D3= 96,40С.
3.10. Заполнение окончательного варианта таблицы.
Давления и энтальпии были взяты из (2, стр. 17).
Таблица сошлась.
3.11. Уточнение значений W1, W2, W3 .
Уточнение значений W1, W2, W3 на основе величин, содержащихся в окончательном варианте таблицы (см.3.5.).
Пусть
X1 = h1 – ck1T1 = 2076,9 кДж/кг
X2 = h2 – ck2T2 = 2186,5 кДж/кг
X3 = h3 – ck3T3 = 2278,1 кДж/кг
Y1 = t1 – t0 = 29,9 0С
Y2 = t2 – t1 = -33,4 0С
Y3 = t3 – t2 = -54,6 0С
Z1 = i1 – cpt1 = 2172,3 кДж/кг
Z2 = i2 – cpt2 =2258,6 кДж/кг
Z3 = i3 – cpt3 = 2390,9 кДж/кг,
где Со – теплоёмкость исходного раствора (10 % NaCl при температуре кипения t0 = 101,5 0С): Со=3,65 кДж/кгК (4, стр.59).
По (3, стр.535) находим:
ck1 = 1,005 ккал/кгК = 4,21 кДж/кгК (при 150,0 0С)
ck2 = 1,002 ккал/кгК = 4,19 кДж/кгК (при 118,8 0С)
ck3 = 1,000 ккал/кгК = 4,19 кДж/кгК (при 83,6 0С)
cp =4,18 кДж/кгК
Т.о., W1 = X2E2/(X2+cpY2) + Soc0Y2/(X2+cpY2)+ +Z2W2/(X2+cpY2) = 1,1033 W2 +2014,7
W2 = Y3S0c0/(X3+cpY3+Z3) + Z3W/(X3+cpY3+Z3)-(cpY3+Z3) * W1/(X3+cpY3+Z3) = -0,4870 W1 +5563,0
Решая систему уравнений, получим:
W1 = 5303 кг/ч
W2 = 2980 кг/ч
W3 = 3717 кг/ч.
3.12. Расчёт окончательных значений тепловых потоков:
Q1 = S0c0(t1-t0)+W1(i1-cpt1) = =20000*3,65*29,9+5303*2172,3=13,7*106 кДж/ч
Q2=(W1-E1)(h2-ck2T2)=(5303-3000)*2186,5=5,05*106 кДж/ч
Q3=W2(h3-ck3T3)=2980,4*2 278,1=6,79*106 кДж/ч.
3.13. Оценка погрешности определения.
Для Q1 : |(Q1 - Q1ут)/ Q1ут|=|(13,3-13,7)/13,7|=2,9%
Q2 : |(Q2 - Q2ут)/ Q2ут|=| (5,17-5,05)/5,05|= 2,4%
Q3 : |(Q3 - Q3ут)/ Q3ут|=|(6,95-6,79)/6,79|=2,4%
Погрешность менее 5%, следовательно, считаем, что приближения сошлись.
3.14. Расход греющего пара в первом корпусе.
D1 = Q1/(h1-ck1T1) = 13699720/2076,9=6596 кг/ч
3.15. Выбор стандартного выпарного аппарата.
Fраб = F/y,
Где y = 0,75 - коэффициент использования.
Fраб = 100,7/0,75=134,3 м2.
Выбор стандартного выпарного аппарата (кафедральный стенд ПАХТа):
¨ Номинальная поверхность теплообмена 160 м2
¨ Действительная поверхность теплообмена при диаметре трубок 38*2 и L = 4000мм: 154 м2
¨ Количество труб 361
¨ Диаметр греющей камеры D1=1000мм
¨ Диаметр сепаратора D2=1400мм
¨ Высота до брызгоотделителя H1=1600мм
¨ Диаметр циркуляционной трубы D3=700мм
¨ Диаметр и высота трубы вскипания D4=700мм и H4=2000мм
¨ Расстояние между осями 1600мм
¨ Расстояние между болтами на опорах B1= 1540мм
¨ Расстояние между болтами на опорах B2=1390мм
¨ Высота аппарата H=10550мм
¨ Избыточное расчётное давление: в греющей камере 3; 6; в сепараторе–0,92; 1; 3;6.
¨ Завод изготовитель УзХимМаш.
3.16. Расчёт тепловой изоляции аппарата.
Тепловая изоляция аппарата применяется для уменьшения потерь тепла в окружающую среду и расхода греющего пара.
