125172 (690328), страница 3
Текст из файла (страница 3)
1,03 – коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду. При решении этих уравнений можно принять: Iвп1≈Iг2; Iвп2≈Iг3; Iвп3≈Iбк. Теплоемкости растворов: сн=3,91 Дж/(кг·К); с1=3,84 Дж/(кг·К); с2=3,61Дж/(кг·К), св=4,19Дж/(кг∙К)
Решение системы уравнений дает следующие результаты:
D=0,651 кг/с; ω1=0,628 кг/с; ω2=0,567 кг/с; ω3=0,554 кг/с; Q1=1413 кВт;
Q2=1404 кВт; Q3=1337 кВт;
Параметры растворов и паров по корпусам:
Таблица 2
Параметр | Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Производительность по испаряемой воде ω, кг/с | 0,628 | 0,567 | 0,554 |
Концентрация растворов x, % | 12,67 | 17,24 | 27,00 |
Давление греющих паров Рг, 104Па | 39,2 | 26,7 | 14,2 |
Температура греющих паров tг, ˚С | 142,9 | 132,9 | 108,7 |
Температура кипения раствора tк, ˚C | 136,4 | 112,7 | 72,3 |
Полезная разность температур Δtп, град | 6,5 | 17,4 | 36,4 |
Тепловая нагрузка Q, кВт | 1413 | 1404 | 1337 |
-
Расчет коэффициентов теплопередачи
-
Коэффициент теплопередачи для первого корпуса:
Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:
Физические свойства кипящих растворов NaNO3 и их паров:
Параметр | Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Теплопроводность раствора λ, Вт/(м·К) | 0,61 | 0,62 | 0,63 |
Плотность раствора ρж, кг/м3 | 1089,3 | 1119,9 | 1200,1 |
Теплоемкость раствора с, Дж/(кг·К) | 3910 | 3840 | 3610 |
Вязкость раствора μ, мПа·с | 0,1 | 0,28 | 0,4 |
Поверхностное натяжение σ*10-3, Н/м | 72,8 | 74,7 | 76 |
Теплота парообразования rв, кДж/кг | 2171 | 2227 | 2336 |
Плотность пара ρп, кг/м3 | 1,618 | 0,898 | 0,1876 |
Плотность пара при 1 атм., ρ0, кг/м3 | 0,579 | 0,579 | 0,579 |
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к стенке:
Расчет α1 ведем методом последовательных приближений. Примем Δt1=0,98℃, A(при р=4атм)=10650Вт/м2
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение:
Перепад температур на стенке:
℃
℃
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии естественной циркуляции раствора равен:
Проверим равенство приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
-
Далее рассчитываем коэффициент теплоотдачи для второго корпуса: ∆t1=8,9℃
-
Коэффициент теплопередачи для третьего корпуса: ∆t1=25,4℃
-
Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:
Проверим общую полезную разность температур установки:
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
Сравнение распределенных из условия равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур:
Корпус | |||
1 | 2 | 3 | |
Распределенные в первом приближении значения Δtп, ˚С | 10,6 | 19,75 | 29,86 |
Предварительно рассчитанные значения Δtп, ˚С | 6,5 | 17,4 | 36,4 |
Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в первом приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры и давления между корпусами установки. Основой перераспределения являются полученные полезные разности температур, найденные из условия равенства поверхностей теплообмена.
-
Уточненный расчет поверхности теплопередачи.
В связи с тем, что существенное изменение давлении, по сравнению с рассчитанным в первом приближении, происходит только в 1-м и 2-м корпусах, где суммарные потери незначительны, во втором приближении принимаем такие же значения, ∆1, ∆11 и ∆111 как в первом приближении.
Параметр | Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Производительность по испаряемой воде ω, кг/с | 0,628 | 0,567 | 0,554 |
Концентрация растворов x, % | 12,67 | 17,24 | 27,00 |
Давление греющих паров Рг, 104Па | 39,2 | 26,7 | 14,2 |
Температура греющих паров tг, ˚С | 142,9 | - | - |
Полезная разность температур Δtп, град | 10,69 | 19,75 | 29,86 |
Температура кипения раствора tк=tг-tп, ˚C | 132,2 | 123,15 | 113,04 |
Температура вторичного пара, tВ=tК-(∆/+∆//),℃ | 112,27 | 103,22 | 93,11 |
Давление вторичного пара, PВ, Па | 1,5925 | 1,1325 | 0,7885 |
Удельная энтальпия пара, I, кДж/кг | 2700 | 2683 | 2666 |
Температура греющего пара, tГ=tВ-∆///,℃ | 109,27 | 120,15 | 90,11 |
Тепловая нагрузка Q, кВт | 1413 | 1404 | 1337 |
Рассчитаем тепловые нагрузки:
Расчет коэффициентов теплопередачи приводит к следующим результатам:
К1=1716,49; К2=744б78; К3=449,52.
Распределение полезной разности температур:
Проверка суммарной полезной разности температур:
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
Сравнение значений полезных разностей температур, полученных в первом и втором приближениях:
Корпус | |||
1 | 2 | 3 | |
Значения Δtп во втором приближении, ˚С | 10,69 | 19,75 | 29,86 |
Значения Δtп в первом приближении, ˚С | 10,6 | 19,75 | 29,86 |
Различия между полезными разностями температур по корпусам не превышают 5%. Расчетная поверхность теплопередачи выпарных аппаратов составляет F=83,307 м2. По ГОСТ 11987-81 выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками:
Номинальная поверхность теплообмена Fн | 100 м2 |
Диаметр труб d | 38х2 мм |
Высота труб H | 4000 мм |
Диаметр греющей камеры dк | 1000 мм |
Диаметр сепаратора dс | 1800 мм |
Диаметр циркуляционной трубы dц | 600 мм |
Общая высота аппарата На | 13000 мм |
Масса аппарата Ма | |
-
2.4 Расчет барометрического конденсатора
-
-
Определение расхода охлаждающей воды
-
Расход охлаждающей воды определим из теплового баланса конденсатора: