Расчёт многокорпусной выпарной установки
Проверка суммарной полезной разности температур:
град
Сравнение полезных разностей температур, полученных во втором и первом приближениях, представлено в таблице 8:
Таблица 8 Сравнение полезных разностей температур
|
Параметр |
Корпус | ||
|
1 |
2 |
3 | |
|
Распределённые во втором приближении значения Δtп, °С |
16,2 |
18,2 |
21,45 |
|
Распределённые в первом приближении значения Δtп, °С |
21,5 |
17,8 |
16,54 |
Как видно, полезные разности температур, рассчитанные в первом приближении и найденные во втором приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные во втором приближении.
Третье приближение
В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным во втором приближении происходит только в первом и втором корпусах, где суммарные температурные потери незначительны, в третьем приближении принимаем такие же значения Δ’, Δ”, Δ’” для каждого корпуса, как в первом и втором приближениях. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены в таблице 9.
Температура кипения раствора определяется по формуле (в °С):
Таблица 9 Параметры растворов и паров по корпусам после перераспределения температур
|
Параметры |
Корпус | ||
|
1 |
2 |
3 | |
|
Производительность по испаряемой воде w, кг/с |
0,83 |
0,89 |
0,947 |
|
Концентрация растворов х, % |
7,9 |
12,24 |
30 |
|
Температура греющего пара в первый корпус tг1, |
143,5 |
131 |
112,1 |
|
Полезная разность температур Δtп, °С |
16,2 |
18,2 |
21,45 |
|
Температура кипения раствора tк, °С |
127,3 |
112,8 |
90,65 |
|
Температура вторичного пара tвп, °С |
125,6 |
109,5 |
80 |
|
Температура греющего пара tг, °С |
- |
124,6 |
108,5 |
|
Теплота парообразования rв, Дж/кг |
2713 |
2688 |
2642 |
Температура вторичного пара определяется по формуле (в °С):
Температура греющего пара определяется по формуле (в °С):
Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):
Iвп1 = Iг2 = 2713 кДж/кг, Iвп2 = Iг3 = 2688 кДж/кг, Iвп3 = Iбк = 2642 кДж/кг.
Расчёт коэффициентов теплопередачи выполним описанным выше методом.
Рассчитаем α1 методом последовательных приближений. Физические свойства конденсата Na2SO4 при средней температуре плёнки сведены в таблице 10.
Таблица 10. Физические свойства конденсата при средней температуре плёнки
|
Параметр |
Корпус | ||
|
1 |
2 |
3 | |
|
Теплота конденсации греющего пара r, кДж/кг |
2137,5 |
2173 |
2224,4 |
|
Плотность конденсата при средней температуре плёнки ρж, кг/м3 |
924 |
935 |
950 |
|
Теплопроводность конденсата при средней температуре плёнки λж, Вт/(м∙К) |
0,685 |
0,686 |
0,685 |
|
Вязкость конденсата при средней температуре плёнки μж, Па∙с |
0,193 ∙ 10-3 |
0,212 ∙ 10-3 |
0,253 ∙ 10-3 |
Примем в первом приближении Δt1 = 2,0 град.
Вт/(м2∙К)
град
град
Для расчета коэффициента теплопередачи α2 физические свойства кипящих растворов Na2SO4 и их паров приведены в таблице 11.
Таблица 11. Физические свойства кипящих растворов Na2SO4 и их паров
|
Параметр |
Корпус | ||
|
1 |
2 |
3 | |
|
Теплопроводность раствора λ, Вт/(м∙К) |
0,344 |
0,352 |
0,378 |
|
Плотность раствора ρ, кг/м3 |
1071 |
1117 |
1328 |
|
Теплоёмкость раствора с, Дж/(кг∙К) |
3876 |
3750 |
3205 |
|
Вязкость раствора μ, Па∙с |
0,26 |
0,3 |
0,6 |
|
Поверхностное натяжение σ, Н/м |
0,0766 |
0,0778 |
0,0823 |
|
Теплота парообразования rв, Дж/кг |
2182∙ 103 |
2220∙ 103 |
2281∙ 103 |
|
Плотность пара ρп, кг/м3 |
1,388 |
0,903 |
0,433 |
