123031 (689343), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Тогда примем t₁ = 4,3

Тогда

α₁ = 2,04_*⁴√2/4 = 9335,3 Вт/ м²_*К.

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение

q = α_1*Δt₁ = Δt_ст / (Σδ/λ) = α_2*Δt₂,

где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

Δt_ст – перепад температур на стенке, град;

Δt₂ – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

Отсюда

Δt_ст = α_1*Δt_1* Σδ/λ = 9335,3*4*3,79_*10^-4 = 14,15град.

Тогда

Δt₂ = Δt_{п 1} - Δt_ст - Δt = 23,23-4-14,15 = 5,08 град.

α₂ = 17,21(9335,3*4) ^0,6 =9530,02

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

q^/ = α_1*Δt₁ = 9335,3*4=37341,2 Вт/м²;

q^// = α_2*Δt₂ = 9530,02*5,08=48412,50 = 39282,63 Вт/м².

Как видим, q^/ ≈ q^//.

Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, расчет коэффициентов α₁ и

α₂ на этом заканчивается. Находим К₁:

К₁ = 1/(1/9168,04 + 2,87_*10^-4 + 1/9845,27) = 1696 Вт/ м²_*К.

Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К₂.

К₂₌1 / (1/α₁ + Σδ/λ + 1/α₂)

Расчет α₁ ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем

Δt₁=5 град.

α₁ = 2,04_*⁴√(2084_*10³_*1274²_*0,5592³)/(0,21 _*10^-3_*4_*5) = 7027,52 Вт/ м²_*К.

Δt_ст = 7027,52_*5_*2,87_*10^-4 = 13,32 град;

Δt₂ =74,87-13,32-5= 56,55 град;

α₂ =780q^0.6 (0,5592 ^1.3*1274^0.5*0,2498^0.06/0,09^0.5*(2307*10³) ^0.6*0,579^0.66*3180^0.3*

* (0,21*10^{3) 0.3)} =5269,63 Вт/ м²_*К;

q^/ = α_1*Δt₁ = 7027,52*5,0 = 35137,6 Вт/м²;

q^// = α_2*Δt₂ = 5269,63*56,55=297997,58 Вт/м².

Как видим, q^/ ≠ q^//.

Во втором приближении примем t₁ =23,5 град.

Тогда

α₁ = 7027,52√5/23,5 = 4772,85 Вт/ м²_*К.

Δt_ст = 4772,85*23,5*2,87*10^-4 =42,51 град;

Δt₂ =74,87-42,51-23,5=8,86 град;

α₂ = 10573,64 Вт/ м²_*К;

q^/ = α_1*Δt₁ = 4772,85*23,5=112161,975 Вт/м²;

q^// = α_2*Δt₂ = 10573,64*8,86= 93682,45Вт/м².

Как видим, q^/ ≠ q^//.

Так как расхождение между тепловыми нагрузками превышает 5%, продолжаем подбор

Тогда примем t₁ = 23

α₁ = 7027,52_*⁴√5/23 = 4798,58 Вт/ м²_*К.

Δt_ст =4798,58*232,87_*10^-4 = 41,83 град;

Δt₂ = 74,87-41,83-23=10,04 град;

α₂ = 10471,8 Вт/ м²_*К;

q^/ = α_1*Δt₁ = 4798,58*23 = 110367,34 Вт/м²;

q^// = α_2*Δt₂ = 10471,8*10,04=105136,87 Вт/м².

Как видим, q^/ ≈ q^// расхождение между тепловыми нагрузками превышает 5%, продолжаем подбор

Тогда примем t₁ = 22,8.

α₁ = 7027,52_*⁴√5/22,8 = 4809,07 Вт/ м²_*К.

Δt_ст =4809,07*22,8*2,87_*10^-4 = 41,56 град;

Δt₂ = 74,87-41,56-22,8=10,51 град;

α₂ = 10430,43 Вт/ м²_*К;

q^/ = α_1*Δt₁ =4809,07 * 22,8=109646,796 Вт/м²;

q^// = α_2*Δt₂ = 10430,73*10,51=109626,97 Вт/м².

Как видим, q^/ ≈ q^// расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 5%.заканчиваем расчет коэффициентов α₁ и α_2. находим К₂

К₂ = 1/(1/4809,07 + 2,87_*10^-4 + 1/10430,73) = 1464,13 Вт/ м²_*К.

Распределение полезной разности температур

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:

Δt_пj = ΣΔt_п*(Q_j/K_j)/ΣQ/K,

где Δt_пj,Q_j,K_j – соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j-го корпуса.

Подставив численные значения, получим:

Δt_п1 =94,98 *(746,64/1696,35) / (746,64/1696,35 + 713/1464,13) = 44,76 град,

Δt_п2 = 94,98*(713/1464,13) / (746,64/1696,35 + 713/1464,13) = 50,22 град,

Проверим общую полезную разность температур установки:

ΣΔt_п = Δt_п1 + Δt_п2 = 45,76+49,19=94,98град.

Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле:

F= Q/(K Δt_п)

F₁ = 746,64 *10³/ (1696,35*45,76) = 12,3м²,

F₂ = (713*10³) / (1464,13*49,76) = 12,3 м²,

Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности F_ор. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб). Сравнение распределенных из условий равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур Δt_п представлено ниже:

Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в 1-м 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 из условий равенства поверхностей теплопередачи аппаратов.

Уточненный расчет поверхности теплопередачи

В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в 1-м и 2-м корпусах (где суммарные температурные потери незначительны), во втором приближении принимаем такие же

значения Δ^/,Δ^// и Δ^/// для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены ниже:

Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):

Q₁ = 1,03_*[1,11_*3,68_*(131,06-129,06)+0,435_*(2726,78-4,19_*131,06)] = 1026,957;

Q₂ = 1,03_*[(1,11-0,335)_*3,45_*(99,83-131,06)+0,52_*(2648,97-4,19_*82,76)] = 1121,06;

Расчет коэффициентов теплопередачи, выполненный выше описанным методом, приводит к следующим результатам: К₁ = 1767 м²_*К/Вт; К₂ = 1512 м²_*К/Вт.

Распределение полезной разности температур:

Δt_п1 =94,98 *(981,79/1767) / (981,79/1767 +1211/1512) = 41,85 град,

Δt_п2 =94,98*(1211/1512) /(981,79/1767 +1211/1512)=53,13 град,

Проверим общую полезную разность температур установки:

ΣΔt_п = Δt_п1 + Δt_п2 =41,85+53,13=94,98град.

Различия между полезными разностями температур по корпусам в 1-м и 2-м приближениях не превышают 5%.

Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

F₁ = (978,545*10³) / (1767*41,97) = 13,2 м²,

F₂ = (112,06*10³) / (15612*56,13) = 13,2 м².

По ГОСТу11987-81 выбирем выпарной аппарат со следующими характеристиками:

Номинальная поверхность теплообмена F_н 16 м²

Диаметр труб d 38*2 мм²

Высота труб H 4000 мм²

Диаметр греющей камеры d_к 400 мм

Диаметр сепаратора d_с 800 мм

Диаметр циркуляционной трубы d_ц 250мм

Масса аппарата M_а 14500кг

Определение толщены тепловой изоляции

Толщенную тепловой изоляции δ находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

α _в (t _ст2- t _в)= (λ_и /δ_и)(t _ст1 – t_ст2)

где α _в =9,3+0,058 t _ст2- коэффициент тепло отдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду,Вт/м² К;

t _ст2-температура изоляции со стороны окружающей среды, С°;

t _{ст1 -} температура изоляции со стороны аппарата t _{ст1 =} t _г1, С°;

t _в – температура окружающей среды,С°

λ_и -коэффициент теплопроводности изоляционного материала Вт/м К.

α _в = 9,3 + 0,058*40 =11,62 Вт

в качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии = 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности λ_и =0,09 Вт/м К.

Тогда получим

δ_и =0,09(179,8-40)/11,62(40-60)=0,054 м

Расчет на прочность

Эллиптическое днище.

Коническое днище.

Расчет толщины обечаек.

Характеристики

Список файлов курсовой работы