Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Определение поверхности теплопередачи выпарный аппаратов

Технологический расчёт

Определение поверхности теплопередачи выпарный аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:

F = Q/K∆tП

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:

W = GН(1-xН/xК)

GН = 14,5 т/ч; xН = 6%; xК = 30%.

Подставив, получим:

W = 14,5(1-6/30) = 13,7 кг/с

Концентрация упариваемого раствора.

Распределение концентраций раствора по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде в каждом аппарате. В первом приближении на основании практических данных принимают, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением.

w1: w2: w3 = 1,0: 1,1: 1,2

Тогда

w1 = 1,0W/(1,0+1,1+1,2) = 1,0W/3,3

w2 = 1,1W/(1,0+1,1+1,2) = 1,1W/3,3

w3 = 1,2W/(1,0+1,1+1,2) = 1,2W/3,3

w1 = 1,0∙0,87/3,3 = 0,263кг/с

w2 = 1,1∙0,87/3,3 = 0,29 кг/с

w3 = 1,2∙0,87/3,3 = 0,32 кг/с

Далее рассчитываем концентрации растворов в корпусах:

x1 = GH∙xH/(GH-w1) (3)

x2 = GH∙xH/(GH-w1-w2)

x3 = GH∙xH/(GH-w1-w2-w3)

Пдставив, находим:

x1 = 1,53∙0,15/(1,53-0,263) = 18%

x2 = 1,53∙0,15/(1,53-0,263-0,29) = 23,4%

x3 = 1,53∙0,15/(1,53-0,263-0,29-0,32) =35%

Концентрация раствора в последнем корпусе x3 соответствует заданной концентрации упаренного раствора xk.

Определение тепловых нагрузок.

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

Q1 = D∙ i Г1 = 1,035∙[GH∙cH∙(tK1-tH)+w1∙ rВП1+Qконц] (19)

Q2 = w2∙ i Г2 = 1,025∙[(GH-w1)∙c1∙(tK2-tK1)+w2∙ rВП2+ Qконц2] (20)

Q3 = w2∙ i Г1 = 1,015∙[(GH-w1-w2)∙c2∙(tK3-tK2)+w3∙ rВП2 + Qконц3] (21)

W = w1 + w2 + w3 (22)

где 1,035; 1,025; 1,015 - коэффициенты, учитывающие потери тепла в окружающую среду; сН,с1,с2 - теплоемкости растворов соответственно исходного, в первом и во втором корпусах, кДж/(кг∙К) [4]; Qконц, Qконц2, Qконц3 - теплоты концентрирования по корпусам, кВт; tн - температура кипения исходного раствора при давлении в 1-м корпусе; tн=tвп1+∆'н=150,7+1,76=140,5 (где ∆н - температурная депрессия для исходного раствора); можно принять:

Анализ зависимости теплоты концентрирования от концентрации и температуры показал, что она наибольшая для третьего корпуса. Поэтому рассчитаем теплоту концентрирования для 3-го корпуса:

Qконц3 = G сух Δq = G н x н Δq (23)

где G сух – производительность по сухому KOH, кг/с; Δq – разность интегральных теплот растворения при концентрациях х2 и х3, кДж/кг.

Qконц3 = 1,53·0,15 =0,233

Сравним Qконц3 с ориентировочной тепловой нагрузкой для 3-го корпуса Q3ор

Q3ор = (GH-w1-w2)∙c2∙(tK3-tK2)+w3∙(IВП3-cВ∙tK3) (24)

Q3ор = (1,53-0,263-0,29) ∙3,64∙(75,32-129,65)+0,32∙(2606,7-4,19∙75,32) =371,8 кВт

Поскольку Qконц3 составляет значительно меньше 3 % от Q3ор, в уравнениях тепловых балансов пренебрегаем этой величиной.

Получим систему уравнений:

Q1=D∙635,2=1,035∙[1,53∙3,85∙(155,20-22)+w1∙2157,2]

Q2=w1∙578=1,025∙[(1,53-w1)∙3,78∙(129,65-155,20)+w2∙2212,5]

Q3=w2∙480,3=1,015∙[(1,53-w1-w2)∙3,65∙(75,32-129,65)+w3∙2332]

w1 + w2 + w3 = 0,55

Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:

D = 0,360 кг/с; w1= 0,283 кг/с; w2 = 0,229 кг/с; w3 = 0,322 кг/с

Q1= 754,6 кВт; Q2 = 720,2 кВт; Q3 = 828,5 кВт;

Наибольшее отклонение вычесленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (w1= 0,263 кг/с, w2 = 0,29 кг/с, w3 = 0,32 кг/с) не привышает 3 %, поэтому не будем пересчитывать концентрации и температуры кипения.

Параметры растворов и паров по корпусам

Таблица 4.

Параметр Корпус
     
Производительность по испаряемой воде, w, кг/с 0,263 0,29 0,32
Концентрация растворов x, %   23,4  
Давление греющих паров Pг, МПа 0,443 0,227 0,115
Температура греющих паров tг, °C 160,4 149,6 122,4
Температурные потери , град 4,60 6,61 15,75
Температура кипения раствора tk, °C 155,20 129,65 75,32
Полезная разность температур , град 9,2 13,95 39,72

 

Расчёт вспомогательного оборудования

Расчет барометрического конденсатора.

Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще при температуре окружающей среды (около 20 °С). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуума – насоса откачивают неконденсирующие газы.

Расход охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды Gв определяют из теплового баланса конденсатора:

(36)

где - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг; tн - начальная температура охлаждающей воды, °С; tk – конечная температура смеси воды и конденсата, °С.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 град. Поэтому конечную температуру воды tк на выходе из конденсатора примем на 3 град ниже температуры конденсации паров:

tk = t б.к - 3,0 = 59,57 - 3 = 56,57 °C.

tH = 22 °C

IБК = 2593,1 кДж/кг

сВ = 4,190 кДж/кг∙К

Тогда

Диаметр конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора dбк определяют из уравнения расхода:

(37)

где ρ – плотность паров, кг/м3, v – скорость паров, м/с

 

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров v = 15-25 м/с. Тогда

ρП = 0,8 кг/м3

Подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или ближайшему большему. Определяем его основые размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром

dбк =500 мм.

Технологический расчёт

Определение поверхности теплопередачи выпарный аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:

F = Q/K∆tП

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи K и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:

W = GН(1-xН/xК)

GН = 14,5 т/ч; xН = 6%; xК = 30%.

Подставив, получим:

W = 14,5(1-6/30) = 13,7 кг/с



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-26; просмотров: 239; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 52.15.209.178 (0.009 с.)