Основные условные обозначения.

Оглавление

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ. 5

1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ.. 6

2. ПРОРАБОТКА ОБЩИХ ВОПРОСОВ.. 6

2.1. ВЫБОР МЕСТА РАЗМЕЩЕНИЯ УСТАНОВКИ.. 6

2.2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРА, ВОДЯНОГО ПАРА И ЕГО КОНДЕНСАТА 7

2.3. ВЫБОР ТИПА ВЫПАРНОГО АППАРАТА.. 8

2.4. КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ.. 8

2.5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ.. 9

3. РАСЧЕТ ПОДОГРЕВАТЕЛЯ ИСХОДНОГО РАСТВОРА.. 10

3.1. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ.. 10

3.2. РАСХОД ГРЕЮЩЕГО ПАРА В ПОДОГРЕВАТЕЛЕ.. 10

3.3. РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ.. 10

4. РАСЧЕТ ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ.. 13

4.1 РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ГРЕЮЩИХ КАМЕР ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ 13

4.2. РАЗМЕРЫ СЕПАРАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА. 20

4.3. ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ АППАРАТА. 21

4.4. ДИАМЕТРЫ ШТУЦЕРОВ И ТРУБОПРОВОДОВ ДЛЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ПОТОКОВ. 21

4.5. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ АППАРАТА. 22

5. БЛОК СОЗДАНИЯ И ПОДДЕРЖАНИЯ ВАКУУМА. 22

5.1. РАСЧЕТ БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА СМЕШЕНИЯ. 22

5.2 РАСЧЕТ И ВЫБОР ВАКУУМ-НАСОСА. 26

6. РАСЧЕТ И ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.. 27

6.1 ПЕРЕКАЧИВАЮЩИЕ НАСОСЫ. 27

6.2 КОНДЕНСАТООТВОДЧИКИ. 27

6.3 ЕМКОСТИ.. 28

7. ОФОРМЛЕНИЕ КУСОВОГО ПРОЕКТА.. 28

7.1 РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА.. 28

7.2 ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА. 29

7.3 ЗАЩИТА ПРОЕКТА. 30

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ НЕКОТОРЫХ СОЛЕЙ. 31

1.1   ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ.. 31

1.2. ПЛОТНОСТЬ.. 33

1.3. КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ВЯЗКОСТЬ 35

1.4. ТЕПЛОЕМКОСТЬ 37

1.5. КРИТЕРИЙ ПРАНДТЛЯ.. 39

1.6. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ 41

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА НА ЛИНИИ НАСЫЩЕНИЯ 42

2.1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ НА ЛИНИИ НАСЫЩЕНИЯ.. 42

2.2. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЯНОГО ПАРА НА ЛИНИИ НАСЫЩЕНИЯ.. 43

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ.. 44

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. УТОЧНЕННЫЙ ВЫБОР КОНСТРУКЦИИ ТЕПЛООБМЕННИКА И ЕГО РАЗМЕРОВ 47

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ПРИМЕР РАСЧЕТА ДВУХКОРПУСНОЙ ВЫПАРНОЙ УСТАНОВКИ.. 51

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. ПРИМЕР РАСЧЕТА БАРОМЕТРИЧЕСКОГО КОНДЕНСАТОРА СМЕШЕНИЯ И ВАКУУМ-НАСОСА.. 63

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА.. 66

 

 

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

A	-комплекс величин в формуле для коэффициента теплоотдачи при конденсации пара;
	-комплекс теплофизических величин;
a	-концентрация раствора, кг/кг;
B0	-коэффициент, отражающий свойства кипящей жидкости;
с	-теплоемкость, кДж/кг К;
F	-поверхность нагрева, м^2;
g	-ускорение свободного падения;
i, h	-энтальпия, кДж/кг;
H	-высота;
k	-коэффициент теплопередачи, Вт/м^2К;
M	-молярная масса;
p	-давление, Па;
Q	-поток теплоты, кВт;
r	-скрытая теплота парообразования, кДж/кг;
S	-производительность, кг/с;
T	-температура греющего пара, ^0С;
t	-температура кипения раствора, ^0С;
W	-количество выпариваемой воды, кг/с;
w	-скорость, м/с;
α	-коэффициент теплоотдачи, Вт/м^2К;
∆	-разность температур, ^0C;
δ	-депрессия, ^0C;
Θ	-температура вторичного пара, ^0C;
λ	-теплопроводность, Вт/м К;
μ	-динамическая вязкость, Па∙с;
ν	-кинематическая вязкость, м^2/с;
ρ	-плотность, кг/м^3.
φ	-относительный коэффициент теплоотдачи;

ИНДЕКСЫ

i	-порядковый номер;
в	-вода;
г	-гидравлическая, газ;
из	-изоляция;
к	-конденсатор;
н	-начальный;
пг	-парогазовая смесь;
ст	-стенка;
0	-на входе;
1	-первый корпус;
2	-второй корпус;
3	-третий корпус;

ПРОРАБОТКА ОБЩИХ ВОПРОСОВ

КОНСТРУКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ

 

В качестве конструкционных материалов для выпарных аппаратов используются углеродистые и легированные стали различных марок в зависимости от корродирующего воздействия на них рабочих растворов [4,10].

 

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ

Тепловая нагрузка, то есть необходимый тепловой поток Q для нагрева S₀   исходного раствора от начальной температуры t_н (как правило, это 20⁰C при хранении исходного раствора в помещении) до температуры t₀, при которой исходный раствор подается в первый корпус выпарной установки:

, кВт                                                                              (1)

где c₀ – теплоемкость исходного раствора при средней его температуре в теплообменнике:  °С. Значения теплоемкости растворов некоторых солей при различных концентрациях приведены в Приложении 1 данного пособия.

РАСЧЕТ ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ

Алгоритм расчета.

1. Определяют общее количество удаляемого растворителя W по формуле типа (9.6): . Оно распределяется по корпусам – либо поровну , либо с учетом экстра-пара, тогда . Для двух корпусов , ,  и .

2. По предварительно найденным W_i  рассчитывают концентрации a_i (i=1,2,3,…,N-1) и по ним – температурные депрессии δ_i в корпусах: поначалу стандартные (так как неизвестны давления в корпусах), а для последнего корпуса – точная, так как рабочее давление там известно.

а. Для последнего корпуса (например, третьего) значения t₃, Θ₃ и δ₃ находятся строго, т.к. здесь точно известны концентрация a₃ и давление P₃: по правилу Бабо, с поправкой для концентрированных растворов, как рекомендовано в [1].

Согласно правилу Бабо отношения давления паров растворителя над раствором P к давлению паров над чистым растворителем P_S при температуре кипения раствора не зависит от рабочего давления и температуры кипения

(16)

где индекс «ст» означает стандартные условия.

Определение температуры кипения раствора t при любом рабочем давлении P не вызывает затруднений; для этого следует:

–по известной температуре кипения раствора t_ст в стандартных условиях (P=1атм) найти величину (P_S)_ст и рассчитать константу Бабо;

–при заданном рабочем давлении P рассчитать P_S;

–по P_S – отыскать искомую температуру кипения раствора t;

–найти депрессию в рабочих условиях .

Алгоритм такого расчета может быть представлен схемой:

t_ст → (по таблице насыщенного пара) →(P_S)_ст →(по (16)) → P_S → (по таблице насыщенного пара) → t →

б. Для предыдущих корпусов (первого и второго) депрессии δ берутся в предположении, что давления в них мало отличаются от атмосферного: δ₁ и  δ₂ принимают стандартными при a₁ и a₂. Но возникает вопрос с концентрациями a₁ и a₂ в корпусах I и II. В предварительном варианте их можно определить из предположения равенства количеств выпаренной воды в корпусах (см. пункт 1 этого алгоритма расчета):

Для трех корпусов

(17)

Общее количество выпаренной воды

(18), (9,6)

а концентрации a₁ и a₂ определяются из аналогичных формул:

(19), (9,6)   (19), (9,6)

в. Гидравлические депрессии между корпусами принимают равными 1–2 градуса (из опыта эксплуатации выпарных установок).

3. Суммарную полезную разность температур, рассчитанную по формуле (9.23), предварительно распределяют по корпусам – либо поровну , либо с учетом ухудшения условий теплопередачи, например  или каким-либо иным образом, в частности .

4. Находят параметры ведения процесса в корпусах, используя формулы , а также энтальпии насыщенных водяных паров и их давления – в зависимости от установленных температур. Рассчитывают величины A_i (задавшись высотой труб H) и B_0i.

Параметры ведения процесса по предварительному распределению полезной разности температур на , , и  удобно занести в таблицу 1 (сразу же резервируют место для окончательного варианта I-го приближения, а также – для II-го приближения – при необходимости). Сначала вносятся значения параметров, не изменяющиеся от приближения к приближению: T₁, t₃, δ₃, θ₃. Затем находят  (а  уже предварительно принято);  (  уже найдено);  и т.д. Таблица, если нет арифметических ошибок, сойдется: . Затем заполняются строки ниже горизонтальной линии, разделяющей таблицу: P_{ГР i} (по T_i) и P_i (по θ_i), а также h_i (по T_i или P_{ГР i}) и i_i (по θ_i или P_i). Таблица предварительного варианта I-го приближения должна быть полностью заполнена.

 

Таблица 1. Значения параметров процесса.

 

N N n/n Параметр Символ Раз- мер-ность I приближение II приближение Предварительный вариант Окончательный вариант Iк IIк IIIк Iк IIк IIIк Iк IIк IIIк       1. Температура греющего пара T ^0C T1 T2 T3 T1 . . T1 . . 2.  Полезная разность температур ∆ ^0C ∆1 ∆2 ∆3 ∆1 ∆2 ∆3 ∆1 ∆2 ∆3 3. Темпер. кипения раствора t ^0C t1 t2 t3 t1 : t3 : : t3 4. Температурная депрессия δ ^0C δ1 δ2 δ3 : : δ3 : : δ3 5. Темпер. втор. пара θ ^0C θ1 θ2 θ3 : : θ3 : : θ3 6. Гидравлическая депрессия δг ^0C δг1 δг2 - : : - : : - 7. Концентрация р-ра. a кг/кг a1 a2 a3 : : : : : : 8. Давление греющего пара. pгр МПа pгр1 pгр2 pгр3 : : : : : : 9. Давление втор. пара. p МПа p1 p2 p3 : : : : : : 10. Энтальпия греющего пара h кДж/кг h1 h2 h3 : : : : : : 11. Энтальпия втор. пара. i кДж/кг i1 i2 i3 : : : : : :

 

На основе таблицы 1 (для предварительного варианта) рассчитывают значения A_i и B_0i. При этом входящую в A_i высоту труб H либо принимают (от 2 до 6м), либо находят по каталогам на основе ориентировочной поверхности теплообмена F_ор (например, , где  и  известны из предварительного расчета, а величиной коэффициента теплопередачи K_ор в первом корпусе задаются на уровне 1000÷1500 Вт/м²К [1,3,6,7,10]). Толщину δ^ст находят по сортаменту труб, λ^ст – для выбранного материала труб (раздел 2.4).

5. Корректируют величины w_i путем совместного решения системы уравнений тепловых балансов всех корпусов, кроме первого (уравнения (9.20), (9.21) и т.п.), и баланса (17) по удаленному растворителю. Заметим, что в тепловом балансе первого корпуса содержится неизвестная D₁ (дополнительное уравнение и дополнительная неизвестная); поэтому на данной стадии расчета он и не рассматривается.

6. Определяют тепловые нагрузки Q_i корпусов по формулам (9.19)–(9.21).

7. Находят F по (9.28а) численным методом. Далее по формулам (9.24)–(9.26) учебника [1] с учетом найденной поверхности теплообменника F рассчитывают соответствующее ей распределение по корпусам, то есть значения , ,  и т.д.

8. Устанавливают параметры ведения процесса в корпусах, соответствующие найденной величине F, по формулам, приведенным в пункте 4 данного алгоритма и заносят в таблицу 1 как окончательный вариант первого приближения.

9. Вновь находят тепловые нагрузки Q_i, предварительно опять уточнив величины w_i (см пункты 5 и 6).

10. Если рассчитанные по пункту 9 значения Q_i для каждого корпуса отличаются от найденных ранее в пределах обусловленной погрешности расчета (например, до 5% при учебном расчете выпарной установки и до 2–3% при проектном для целей производства), то расчет считают законченным. Найденные значения поверхности F по пункту 7, потоков по пункту 9 и параметров процесса по пункту 8 принимают как окончательные. Расход греющего пара в первом корпусе (D₁) определяют по формуле (9.13) учебника [1].

При большем расхождении в значениях Q_i для какого-либо корпуса необходима корректировка параметров ведения процесса. В этом случае расчет проводят заново, ориентируясь на найденные в пункте 9 значения w_i, установленные в пункте 8 параметры процесса, уточненные температурные депрессии с учетом давлений в корпусах, а, следовательно, и . Вычисляют новые значения поверхности теплообмена, находят  по корпусам (см. пункт7). После реализации пунктов 8 и 9 этого алгоритма вновь сравнивают новые значения Q_i  с полученными в предыдущем расчете и делают вывод о целесообразности следующего приближения.

Выбор стандартного выпарного аппарата производится [6,11,12] по значению F, полученному по уравнению (8). С учетом возможных отложений солей на поверхностях теплообмена (при длительной работе установки) выбирают ближайший больший стандартный аппарат выбранного (заданного преподавателем) типа.

Техническая характеристика выбранного стандартного выпарного аппарата должна быть приведена в пояснительной записке. Важно, чтобы во вновь выбранном аппарате характеристики (высота H труб, толщина стенок труб и другие) были такими же, как и принятые в расчете.

 

ТЕПЛОВАЯ ИЗОЛЯЦИЯ АППАРАТА

 

Тепловая изоляция аппарата применяется для уменьшения потерь тепла в окружающую среду и расхода греющего пара.

Для изоляции используются материалы с низкой теплопроводностью [3,6,7,10,13,14].

Задача расчета состоит в определении толщины слоя изоляции δ_из, наносимого на внешнюю поверхность аппарата [6]:

(22)

где λ_из – теплопроводность изоляционного материала, θ_к” – температура наружной поверхности аппарата, t_из” – температура наружной поверхности изоляции, принимаемая по условиям техники безопасности равной в пределах t_из”=(35÷50)⁰С; t₀ – температура окружающего воздуха (принимается равной 20⁰C при расположении установки в помещении. В случае размещения установки на открытой площадке принимается максимальная среднесуточная температура для района строительства); α₀ – коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением от наружной поверхности к окружающей среде, рассчитываемый ориентировочно по формуле [6]

(23)

Расчет тепловой изоляции подробно изложен в [13].

 

ПЕРЕКАЧИВАЮЩИЕ НАСОСЫ.

В выпарных установках для подачи исходного раствора в первый корпус и перекачивания упаренного раствора обычно используются центробежные насосы.

Насосы при подаче исходного раствора работают на противодавление и должны развивать напор, суммарно равный: гидравлическому сопротивлению трубопровода и теплообменника на пути от ёмкости с исходным раствором до входа в первый корпус, высоте подъёма раствора, избыточному давлению в первом корпусе и затрат на создание скоростного напора. Расчёт насосов производится после составления технологической схемы выпарной установки и изложен в [3,6]. При этом выбирают [17] два насоса с одинаковыми характеристиками, один из которых является резервным.

КОНДЕНСАТООТВОДЧИКИ.

Конденсат греющего пара из корпусов выпарной установки и теплообменных аппаратов отводится через конденсатоотводчики различных модификаций.
Методика расчёта, выбора типа и числа конденсатоотводчиков изложены в [18].

ЕМКОСТИ

На проектируемой установке должны быть предусмотрены ёмкости для исходного и упаренного растворов, обеспечивающие непрерывную работу установки в течение 2 или 6 часов. Рассчитанные таким образом размеры ёмкостей (с учетом коэффициента заполнения ε=0,8) подбирают по каталогам [12,19].

 

ОФОРМЛЕНИЕ КУСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект состоит из расчётно-пояснительной записки и чертежей на двух листах формата А1. На первом из них дается общий вид основного аппарата установки с достаточным количеством разрезов и проекций наиболее важных узлов, а на втором – технологическая схема и таблица условных графических обозначений узлов, аппаратов и деталей установки.

ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА.

Графическую часть проекта, состоящую из чертежей общего вида выпарного аппарата (первый корпус установки) и технологической схемы установки выполняют раздельно на двух листах А1.

Чертеж общего вида выпарного аппарата выполняют в продольном разрезе в стандартом масштабе с простановкой конструктивных, присоединительных и габаритных размеров. Разрывы аппарата по высоте не допускаются. На этом же листе (справа от общего вида) вычерчиваются разрезы, сечения, узлы и детали аппарата (в стандартных масштабах), дающие полное представление об устройстве.

Технологическая схема установки содержит упрощённое изображение всех аппаратов, машин и устройств, входящих в проектируемую установку, а также магистральные и питающие трубопроводы, которые обеспечивают работу установки при установившемся режиме. Все аппараты, машины, устройства показывают в условных изображениях согласно каталогам [5].

Для схемы должна быть принята единая система обозначения оборудования установки, которые записываются в таблицу.

ЗАЩИТА ПРОЕКТА.

Цель защиты курсового проекта состоит в проверке успешного овладения студентом инженерных навыков при проектировании и обосновании им целесообразности принятых технологических и конструктивных решений, а также правильности произведённых расчётов.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.

КРИТЕРИЙ ПРАНДТЛЯ

Раствор	Конц. масс. %	Температура, °С
		20	40	60	80	100	Т кип
	5	7,21	4,53	3,12	2,41	1,90	1,99
NaCl	10	7,66	4,80	3,39	2,62	2,04	1,96
	20	9,47	5,92	4,08	3,71	2,48	2,01
	5	6.97	4,35	3,08	2,33	1,83	1,83
	10	7,04	4.47	3,24	2,46	1,95	1,95
NaNO3	20	7,28	5,04	3,50	2,63	2,05	1,99
	30	7,72	5,90	4,21	3,14	2,43	2,30
	5	7,81	4,80	3,35	2,54	2,02	2,00
Na2SO4	10	8,82	5.44	4,79	2,81	2,28	2,26
	20	13,36	7,73	5,24	3,77	2,95	2,91
	5	7,37	4,63	3,21	2,41	1,02	1,90
CaCl2	10	8,18	5,14	3,61	2,74	2,18	2,15
	15	9,35	6,01	4,25	3,23	2,59	2,53
	5	7,93	4,66	3,08	2,23	1,78	1,70
MgCl2	10	9,69	5,69	3,80	2,74	2,11	2,06
	15	12,24	7.17	4,68	3,35	2,55	2,44
	5	8,08	4,86	3,27	2,39	1,83	1,83
CuSO4	10	9,35	5,66	3,8	2,78	2,14	2,13
	15	10,94	6,38	4,16	2,98	2,24	2,23
	5	6.65	4,18	3,03	2,25	1,79	1,75
KNO3	10	6,41	4,13	3,00	2,25	1,83	1,81
	15	6,30	4,20	2,99	2,31	1,87	1,75
	5	6,49	4,20	2,99	2,29	1,85	1,85
K2Cr2O7	10	6,44	4,16	2,95	2,25	1,82	1,82
	5	8,55	5,19	3,54	2,57	2,05	1,99
	10	11,30	6,77	4,54	3,27	2,56	2,44
	20	25,22	13,38	8,17	5,47	4,02	3,54
NaOH	30	90,08	28,67	15,30	9,24	6,17	4,86
	40	147,0	59,96	26,81	14,80	9,03	6,42
	50	268,4	95,57	42,35	22,05	12,86	8,29

 

 

Продолжение таблицы 1.5.

 

Раствор	Конц. масс. %	Температура, °С
		20	40	60	80	100	Ткип
	5	7,38	4,63	3,21	2,48	1,91	1,88
	10	7,93	5,03	3,50	2,64	2,12	2,06
	20	9,50	6,10	4,30	3,29	2,63	2,49
KOH	30	12,68	7,97	5,59	4,19	3,32	2,95
	40	20,23	11,92	7,93	5,75	4,40	3,73
	50	39,62	21,12	12,92	6,77	6,37	4,83
	5	6,71	4,34	3,13	2,36	1,83	1,83
	10	7,13	4,60	3,33	2,48	1,89	1,89
	20	9,22	5,70	3,92	2,94	2,28	2,22
Ca(NO3)2	30	13,57	8,05	5,26	3,85	2,97	2,77
	40	22,03	12,65	8,25	5,85	4,48	4,21
	50	49,93	24,03	14,90	10,32	7,63	6,60
	5	7,34	4,54	3,14	2,36	1,84	1,54
	10	7,82	4,90	3.40	2,56	2,02	2,02
(NH4)2SO4	20	9,71	6,11	4,29	3,23	2,54	2,48
	30	13,72	8,77	6,21	4,75	3,76	3,70
	5	6,85	4,41	3,08	2,38	1,84	1,84
	10	6,81	4,44	3,16	2,45	1,92	1,86
NH4CI	15	6,71	4,47	3,23	2,53	1,99	1,93
	20	6,76	4,56	3,33	2,55	2,05	1,93
	25	6,96	4,76	3,44	2,62	2,09	1,95
	10	6,52	4,24	3,08	2,32	1,85	1,85
	20	6,47	4,26	3,21	2,55	2,07	2,07
NH4NO3	30	6,50	4,55	3,42	2,66	2,27	2,27
	40	7,01	4,97	3,76	3,06	2,52	2,38
	50	8,38	5,90	4,38	3,60	2,99	2,84

 

 

1.6. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕМПЕРАТУРОПРОВОДНОСТИ
()

Раствор	Конц. масс. %	Температура, °С
		20	40	60	80	100	Т кип
	5	14,3	15,3	16,0	16,5	16,8	16,8
	10	14,3	15,2	15,9	16,4	16,8	16,8
NaNO3	20	14,2	15,1	15,8	16,3	16,7	16,7
	30	14,0	14,9	15,7	16,1	16,5	16,5
	5	14,3	15,3	16,0	16,5	16,9	16,9
Na2SO4	10	14,3	15,2	16,0	16,5	16,9	16,9
	20	14,3	15,2	16,0	16,5	16,8	16,8
	5	14,3	15,2	16,0	16,5	16,9	16,9
CaCl2	10	14,3	15,2	16,0	16,5	16,9	16,9
	15	14,3	15,2	16,0	16,5	17,0	16,9
	5	14,3	15,2	16,0	16,5	16,9	16,9
MgCl2	10	14,3	15,0	16,0	16,5	16,9	16,9
	15	14,3	15,2	16,0	16,6	16,9	17,0
	5	14,4	15,5	16,3	17,1	17,8	17,8
CuSO4	10	14,4	15,4	16,4	17,0	17,7	17,7
	15	14,4	15,4	16,3	17,0	17,7	17,7
	5	14,3	15,5	16,0	16,5	16,9	16,9
KNO3	10	14,2	15,2	16,0	16,5	16,8	16,8
	15	14,2	15,1	15,9	16,3	16,7	16,7
	5	14,6	15,7	16,4	16,9	17,3	17,3
K2Cr2O7	10	15,2	16,2	17,0	17,5	17,9	17,9
	5	14,5	15,4	16,1	16,7	17,1	17,1
	10	14,6	15,5	16,3	16,8	17,2	17,2
	20	14,75	15,7	16,4	17,0	17,4	17,3
NaOH	30	14,8	15,8	16,6	17,1	17,5	17,7
	40	14,8	15,6	16,6	17,1	17,5	17,9
	50	14,9	15,8	16,6	17,1	17,5	18,1
	5	14,4	15,3	16,1	16,6	17,0	17,0
	10	14,4	15,3	16,1	16,6	17,0	17,0
	20	14,4	15,3	16,1	16,6	17,0	17,1
KOH	30	14,5	15,4	16,2	16,7	17,1	17,3
	40	14,4	15,4	16,1	16,6	17,0	17,3
	50	14,4	15,3	16,1	16,6	17,0	17,6
	5	14,6	15,5	16,3	16,8	17,2	17,2
LiOH	10	14,6	15,7	16,4	17,0	17,4	17,6
	5	14,6	15,5	16,3	16,8	17,2	17,2
	10	14,8	15,7	16,5	17,0	17,4	17,2
	20	15,2	16,2	17,0	18,5	18,0	18,0
K2CO3	30	15,7	16,7	17,5	18,1	18,5	18,6
	40	16,1	17,2	18,0	18,6	19,0	19,1

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА
НА ЛИНИИ НАСЫЩЕНИЯ

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Рассчитать необходимую поверхность теплопередачи и подобрать теплообменник для нагревания  раствора NaNO₃ (концентрация соли a=10% масс.) от начальной температуры t_н=20°С до конечной t₀=80°C.

Обогрев ведется насыщенным водяным паром с давлением Р_гр=1,5 атм (температура конденсации Т=110,8°С).

РЕШЕНИЕ:

Расчет поверхности теплообмена F₀ ведем по формуле (3):

                                                                                                                  (3)     

где  - средняя движущая сила процесса теплопередачи при движении теплоносителей в режиме идеального вытеснения, находится как среднее логарифмическое значение из движущих сил на концах теплообменника:

Тепловая нагрузка теплообменника:

,

где  – теплоемкость 10% раствора NaNO₃ при средней температуре ^°С

Для расчета коэффициента теплопередачи используем уравнение (5):

Так как для расчета A и  необходимы размеры труб, то приняв ориентировочное значение  получим:

По справочнику [9] находим теплообменник:

F=13м², высота труб H=4м, размер труб число труб n=43, число отходов z=1.

Сечение трубного пространства:

Для вертикального теплообменника:

Здесь  – комплекс теплофизических величин при температуре конденсата T=110,8°C равен 12600. При конденсации водяного пара  – теплопроводность, плотность и вязкость конденсата (воды) при T=110,8°C, а r – теплота парообразования, Дж/кг.

Теплопроводность материала стенки труб (углеродистая сталь) , поэтому .

Расчет коэффициента теплоотдачи   (от стенки трубы к раствору):

- для 10% раствора NaNO₃ при температуре 50°С находим [2]: плотность , кинематическая вязкость , теплопроводность раствора , число Прандтля Pr=3,77.

- скорость жидкости в трубах по формуле (6):

- критерий Рейнольдса:

- для этого значения Re можно воспользоваться формулой:

- коэффициент теплоотдачи:

После подстановки значений  имеем:

Так как ∆^1/3=55,5^1/3=3,184, а 8400^4/3=170755, то после вычислений получаем:

Отсюда методом итерации находим K=935 .

Поверхность теплообмена: