 |
3.2.1.5. Тепловые нагрузки корпусов 1 страница
|
|
|
|
3. 2. 1. 5. Тепловые нагрузки корпусов
Рассчитываем тепловые нагрузки корпусов, используя систему уравнений (14)
Подставляем значения известных параметров и находим искомые:
Получим следующие результаты:
, 
, 
, 
,
, 
, 
Полученные величины сводим в таблицу Таблица 3. 5.
Таблица 3. 5 – Параметры растворов и паров по корпусам
| Параметр | Корпус | ||
Производительность по испаряемой воде  , кг/с
| 2, 78 | 2, 58 | 2, 64 |
Концентрация раствора  , %
| 7, 0 | 10, 9 | 25, 0 |
Давление греющего пара  , МПа
| 0, 3 | 0, 205 | 0, 11 |
Температура греющего пара  , 
| 133, 5 | 121, 0 | 102, 3 |
Температурные потери  , град.
| 3, 6 | 3, 9 | 6, 7 |
Температура раствора в кипятильных трубах  ,
| 125, 6 | 107, 2 | 61, 7 |
Полезная разность температур  , град.
| 7, 9 | 13, 8 | 40, 6 |
Температура вторичного пара  ,
| 122, 0 | 103, 3 | 55, 0 |
3. 2. 1. 6. Расчет коэффициентов теплопередачи
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке трубы
Здесь 
принята в первом приближении. Неизвестные параметры найдены по таблицам приложения.
Тогда удельная тепловая нагрузка равна
Выбераем в качестве конструкционного материала аппарата сталь Х18Н10Т, стойкую в среде кипящего раствора NaClв интервале изменения концентраций от 5 до 25%. Коэффициент теплопроводности стал 
Суммарное термическое сопротивление стенки
Перепад температур на стенке 
При 
такой результат нереален. Поэтому задаемся новым значением 
Пересчитываем коэффициент теплоотдачи со стороны греющего пара
Получаем удельную тепловую нагрузку
Перепад температур на стенке 
Тогда 
Для расчета коэффициента теплоотдачи от стенки к кипящему раствору используем критериальное уравнение(20)
Значения физических параметров, входящих в критерии, находим с помощью таблиц приложения при температуре в кипятильных трубах.
|
|
|
Рассчитываем критерий Рейнольдса
и затем критерий Нуссельта
Тогда коэффициент теплоотдачи со стороны раствора равен
Значение удельной тепловой нагрузки
что также говорит о неверном выборе 
Из полученных результатов можно сделать вывод, что истинное значение 
находится в интервале от 1 до 2 град.
Задаваясь последовательно несколькими значениями можно достичь вполне удовлетворительного результата при 
В этом случае получим:
, 
, 
,
, 
ассчитываем среднее значениеудельной тепловой нагрузки:
Тогда коэффициент теплопередачи в первом корпусе равен
Выполняя аналогичные расчеты для второго и третьего корпусов в последних расчетах получим:
для второго корпуса:
, 
, 
, 
,
, 
, 
для третьего корпуса:
, 
, 
, 
,
, 
, 
3. 2. 1. 7. Распределениесуммарной полезной разности температур
Проверяем суммарную полезную разность температур
Вычисляем поверхности теплопередачи корпусов
Найденные поверхности теплоперендачи выпарных аппаратов отличаются от ориентировочно рассчитанных. Поэтому выбираем выпарные аппараты с поверхностью теплопередачи 192 м2.
При увеличении размеров аппаратов изменяется площадь сечения потока и масса циркулирующего раствора. Необходимо уточнить перегрев раствора в каждом корпусе.
Площадь сечения потока составит
Перегрев растворав первом корпусе
во втором корпусе
в третьем корпусе
Суммарная полезная разность температур составит
Пересчитываем полезные разности температур для каждогокорпуса
Сравниваемполучпределенные из условия равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанные значения полезных разностей температур в корпусах:
|
| Корпус | ||
| Значения , полученные в первом приближении, град.
| 20, 7 | 19, 0 | 24, 9 |
| Значения , предварительно рассчитанные, град.
| 7, 9 | 13, 8 | 40, 6 |
|
|
|
Полезные разности температур существенно отличаются. Необходимо сделать уточненный расчет.
Второе приближение
Перераспределяем температуры паров и растворов с учетом полученных в первом приближении полезных разностей температур
Таблица 3. 6 – Параметры растворов и паров после перераспределения температуры
| Параметры | Корпус | ||
| Производительность по испаряемой воде , кг/с
| 2, 78 | 2, 58 | 2, 64 |
| Концентрация раствора , %
| 7, 0 | 10, 9 | 25, 0 |
Температура греющего пара  ,
| 133, 5 | 109, 1 | 85, 9 |
| Полезная разность температур , град.
| 20, 7 | 19, 0 | 24, 9 |
Температура кипения раствора  ,
| 112, 8 | 90, 1 | 61, 0 |
Сумма депрессий температуры  , град.
| 2, 7 | 3, 2 | 6, 0 |
| Температура вторичного пара ,
| 110, 1 | 86, 9 | 55, 0 |
Температуная депрессия  , град.
| 1, 4 | 2, 1 | 5, 1 |
| Температура кипения ,
| 111, 5 | 60, 1 | |
Рассчитаем тепловые нагрузки корпусов (в кВт). Предварительно находим энтальпии вторичных паров и рассчитываем температуру подачи раствора в первый корпус:
, 
, 
, 
Тепловые нагрузки равны:
Расчет коэффициентов теплопередачи выполняем аналогично расчету в первом приближении. Получим:
, 
, 
Распределяем полезную разность температур
Сравниваем полезные разности температур, полученные в первом и втором приближениях
|
| Корпус | ||
| Значения , полученные в первом приближении, град.
| 20, 7 | 19, 0 | 24, 9 |
| Значения , полученные во втором приближении, град.
| 21, 9 | 19, 7 | 23, 0 |
Так как полезные разности температур отличаются более чем на 5%, выполняем еще одно приближение.
Третье приближение
Перераспределяем температуры паров и растворов
Таблица 3. 7 – Параметры растворов и паров после перераспределения температуры
| Параметры | Корпус | ||
| Производительность по испаряемой воде , кг/с
| 2, 78 | 2, 58 | 2, 64 |
| Концентрация раствора , %
| 7, 0 | 10, 9 | 25, 0 |
| Температура греющего пара ,
| 133, 5 | 107, 9 | 84, о |
| Полезная разность температур , град.
| 21, 9 | 19, 7 | 23, 0 |
| Температура кипения раствора ,
| 111, 6 | 88, 2 | 61, 0 |
| Сумма депрессий температуры , град.
| 2, 7 | 3, 2 | 6, 0 |
| Температура вторичного пара ,
| 108, 9 | 85, 0 | 55, 0 |
| Температуная депрессия , град.
| 1, 4 | 2, 1 | 5, 1 |
| Температура кипения ,
| 110, 3 | 87, 1 | 60, 1 |
|
|
|
Рассчитываем тепловые нагрузки корпусов (в кВт). Энтальпии вторичных паров и температура подачи раствора в первый корпус:
, 
, , 
В третьем приближении получим следующие результаты:
, 
, 
,
, 
, 
,
, 
, 
Полезные разности температур, полученные во втором и третьем приближениях
|
| Корпус | ||
| Значения , полученные во втором приближении, град.
| 21, 9 | 19, 7 | 23, 0 |
| Значения , полученные в третьем приближении, град.
| 21, 9 | 19, 6 | 23, 1 |
Различия в полезных разностях температур не превышают 5%.
Рассчитываем значения площади поверхности теплопередачи выпарных аппаратов:
Выбираем выпарные аппараты с поверхностью теплообмена 
.
Остальные расчеты выполняем аналогично приведенным в примере Пример 1.
Приложения
Приложение 1. Аппараты с центробежным брызгоотделителем
Аппараты с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и кипением раствора в трубах (Тип I исполнение 1)
Аппарат состоит из греющей камеры, сепаратора с отбойником и брызгоотделителем и циркуляционной трубы.
Греющая камера представляет собой пучок труб, заключенный в цилиндрическую обечайку. Верхние и нижние концы труб завальцованы в трубные решетки, приваренные к концам обечайки.
Сепаратор – цилиндрический сосуд с эллиптической верхней крышкой и коническим днищем. В верхней части сепаратора расположен брызгоотделитель. Выпариваемый раствор, поднимаясь по трубам, поступает в сепаратор, где разделяется на жидкую и паровую фазы. Вторичный пар, проходя сепаратор и брызгоотделитель, освобождается от капель раствора и выходит из аппарата через штуцер Б.
Раствор по циркуляционной трубе опускается вниз и поступает в нижнюю часть труб, где подогревается греющим паром и по мере подъема вскипает.
Греющий пар через штуцер А поступает в межтрубное пространство, где конденсируется. Конденсат удаляется через штуцер Д.
При работе аппарата в системе многокорпусной установки раствор из предыдущего аппарата в следующий рекомендуется подавать через нижнюю соединительную камеру под трубную решетку. 
|
|
|
Техническая характеристика аппаратов (Тип I исполнение 1)
| Номинальная поверхность теплопередачи, м2 | Поверхность теплопередачи действительная, м2 | Диаметр греющей камеры D1 | Сепаратор | Диаметр циркуляционной трубы D3 | Расстояние между осями L1
| Расстояние между болтами на опорахB1 | Высота аппарата H | Избыточное расчетное давление, кгс/см2 | Масса аппарата M, кг
| ||||||||||||
| ДиаметрD2 | высота | ||||||||||||||||||||
| Размер труб, мм | Число труб, n | Размер труб, мм | Число труб, n | p = 1кгс/см2 | p = -0, 92кгс/см2 | до брызгоотделителя H1 | до отбойника H2 | с трубами диаметром 25× 2 | с трубами диаметром 38× 2 | при трубах диаметром | |||||||||||
| в греющей камере | в сепараторе | ||||||||||||||||||||
| диаметр 25× 2 | диаметр 38× 2 | ||||||||||||||||||||
| 25× 2 | 38× 2 | ||||||||||||||||||||
| длина L | длина L | ||||||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | 3; 6; 10 | -0, 92; 1; 3; 6 | - | ||||||||||||||
| - | - | ||||||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | ||||||||||||||||||||
| - | - | ||||||||||||||||||||
| - | - | ||||||||||||||||||||
| - | - | ||||||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | ||||||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
| - | - | - | - | - | - | ||||||||||||||||
|
|
|
