125020 (690239), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

где С_сух - удельная теплоемкость безводного нелетучего вещества в растворе, кДж/(кг*К);

С_н=1,089*0,01+4,183(1-0,01)=4,152 кДж/(кг*К);

С_ВА=1,089*0,3+4,183(1-0,3)=3,255 кДж/(кг*К);

Q_конц=t_к(G_нC_н-G_ВАC_ВА-W_ВАС_в); (3.2.1.6)

Q_конц=111,77(1,64*4,152-0,055*3,255-1,585*4,183)=0,011кВт;

Q_ВА = 1,03[1,64*4,152(111,77 - 20) + 1,585(2683,8-4,183*111,77) + 0,011]

= 3861кВт;

; (3.2.1.6)

3.2.2 Тепловой баланс доупаривателя

В трубках циркулируют сточные воды, в корпусе - греющий пар.

Параметры греющего пара: t_г=130°С; Р_г=0,25МПа; h_г=2720,7кДж/кг; температура насыщения h_г.нас=127,43°С ; h_конд=535,4кДж/кг.

Параметры вторичного пара в сепараторе: Р_в.п.=0,125МПа; t_в.п.=105,97°С; h_в.п.=2685,6кДж/кг.

Начальная температура упаренного в ВА раствора t_н=104,81 °С.

Давление в среднем слое кипящего раствора:

;

=1229кг/м³ [12,с.135]. Этому давлению соответствует температура кипения и теплота испарения раствора [3]: t_ср=108,9°С; r=2233,6кДж/кг.

Гидростатическая депрессия = 108,9-105,97=2,93 °С.

При атмосферном давлении и Х_ДУ=60% [6, с. 106].

Концентрационная температурная депрессия:

Суммарная депрессия

=14,82+2,93=17,75 °С.

Температура кипения раствора в корпусе ДУ:

Полезная разность температур:

Общая полезная разность температур:

Определим расход греющего пара и тепловую нагрузку аппарата:

Q_ДУ=1,03[G_ВАC_ВА(t_к-t_н)+W_ДУ(h_вп-C_вt_к)+Q_конц] = D_ДУ (h_г- h_конд);

С_к=1,089*0,6+4,183(1-0,6)=2,326 кДж/(кг*К) [6,с.109];

Q_конц=t_к(G_ВАC_ВА-G_кC_к-W_ДУС_в)=123,72(0,055*3,255-0,027*2,326-

-0,028*4,183)=0,012кВт;

Q_ДУ ⁼ 1,03[0,055*3,255(123,72 - 104,81) + 0,028(2685,6 –

4,183*123,72)+0,012]=96кВт;

Результаты расчета теплового баланса выпарного аппарата и доупаривателя сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

3.3 Расчет коэффициентов теплопередачи

3.3.1 Расчет коэффициента теплопередачи выпарного аппарата

Коэффициент теплопередачи определим по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

(3.3.1.1)

где , - коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от стенки к кипящему раствору;

- суммарное термическое сопротивление.

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи без учета термического сопротивления загрязнений со стороны пара.

Выпарной аппарат выполнен из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с =26,3Вт/(м*К), толщина стенки 2мм. Для накипи примем значения 2 Вт/(м*К) и 0,4мм;

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке:

(3.3.1.2)

где r - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

, , ^- соответственно плотность, кг/м³; теплопроводность, Вт/(мК);

вязкость, (Па*с) конденсата при средней температуре пленки

t_пл=t_{г нас}- ,

где - разность температур конденсации пара и стенки, °С.

Расчет α₁ проведем методом последовательных приближений по [2]. Примем в первом приближении =2°С.

Тогда t_пл =127,43-2/2= 126,43 °С;

r=2184,75*10³

=928

=0,685

=0,221*10^-3

[6,с.111]

Для установившегося процесса передачи тепла удельная тепловая нагрузка:

(3.3.1.3)

где - перепад температур на стенке, °С;

- разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С;

;

Распределение температур в процессе теплопередачи от пара через стенку к кипящему раствору показано на рисунке 3.1.

1 - пар; 2 - конденсат; 3 - стенка; 4 - накипь; 5 - кипящий раствор.

Рисунок 3.1 - Распределение температур в процессе теплопередачи от пара к кипящему раствору через многослойную стенку.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии естественной циркуляции раствора:

(3.3.1.4)

Физические свойства кипящего раствора и его паров при t_ср=107,57°С по [11,с.135,136] указаны в таблице 3.1.

Таблица 3.1

=8773*2=17546 Вт/м²;

=3516* 11,39=40047 Вт/м²;

Для второго приближения примем =3°С.

Изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 1 градус пренебрегаем.

=7927 Вт/(м²К);

=7927*3*2,76* 10^-4=6,77 °С; =18,23-6,77-3=8,46 °С;

=9,99(7927*3)^0,6=4220Вт/(м²)

=7927*3=23781 Вт/м²; =4220*8,46=35701 Вт/м²;

Для третьего приближения примем =4°С.

=7377 Вт/(м²К);

=7377*4*2,76* 10^-4=8,14 °С;

= 18,23-8,14-4=6,09 °С;

=9,99 (7377*4)^0,6=4803 Вт/(м²К);

=7377*4=29508 Вт/м²;

=4803*6,09=29250 Вт/м².

Расхождение между тепловыми нагрузками 0,9% допускается.

Коэффициент теплопередачи для выпарного аппарата:

=1614 Вт/(м²*К).

3.3.2 Расчет коэффициента теплопередачи доупаривателя

Доупариватель выполнен из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с

_ст=26,ЗВт/(м*К), = 2,76*10^-4 м²К/Вт.

Примем в первом приближении =1 °С,

t_пл= 127,43-1/2=126,93 °С;

=10433 Вт/(м²К);

=2,88°С;

°С.

Физические свойства кипящего раствора и его паров при t_ср=108,9°С по [11,с.135,136] указаны в таблице 3.2.

Таблица 3.2

=10433 Вт/м²;

Для второго приближения примем =0,5°С.

=14754 Вт/(м²К);

=14754*0,5*2,76* 10^-4=2,04 °С; =6,28-2,04-0,5=3,74 °С;

=9,29 (14754*0,5)^0,6=1944Вт/(м²К);; =14754*0,5=7377 Вт/м²; =1944*3,74=7271 Вт/м²;

Для третьего приближения примем =0,49°С.

=14829 Вт/(м²К);

=14829*0,49*2,76* 10^-4=2°С;

=6,28-2-0,49=3,79⁰С;

=9,29 (14829*0,49)^0,6=1927Вт/(м²К);

=14829*0,49=7266Вт/м²;

=1927*3,79=7303 Вт/м².

Расхождение между тепловыми нагрузками 0,5% допустимо.

Коэффициент теплопередачи для доупаривателя:

= 1160 Вт/(м²*К).

Рассчитаем поверхности теплопередачи выпарного аппарата и доупаривателя:

;(3.3.2.1)

;

Определяем толщину тепловой изоляции ВА и ДУ из условия равенства теплового потока через стенку аппарата и слой тепловой изоляции и потока, уходящего от поверхности изоляции в окружающую среду:

(3.3.2.2)

где =35°С - температура изоляции со стороны окружающей среды (для аппаратов, работающих в закрытых помещениях);

=9,3+0,058 =11,33 Вт/(м²К) –

коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду;

Характеристики

Список файлов курсовой работы