Курсовая работа «Расчёт выпарного аппарата» (стр. 3 )

Расход греющего пара в первом корпусе, производительность каждого корпуса по выпариваемой воде и тепловые нагрузки по корпусам определяются путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнениями баланса по воде для всей установки:

       .        (2.7)

Так как , а , то

       ;        (2.8)

       ;        (2.9)

       .        (2.10)

       W=W1+ W2+ W3,        (2.11)

где D – расход греющего пара в первом корпусе, кг/с; – энтальпия пара и конденсата, соответственно, Дж/кг; 1,03, 1,02, 1,01 – коэффициенты, учитывающие 3;2;1 % потерь тепла в окружающую среду по корпусам, соответственно (потери тепла обычно принимают в размере 2 ч 6% от тепловой нагрузки аппарата); – удельная теплоемкость, Дж/кг∙К; – теплота концентрирования по корпусам. Величинами пренебрегаем, поскольку эти величины значительно меньше принятых потерь тепла; tн – температура кипения исходного раствора, подаваемого в первый корпус, – температура кипения в i-ом корпусе.

,

где – температурная депрессия для исходного раствора; сн, с1, с2 – теплоёмкость растворов при концентрациях , кДж/(кг⋅К)

Теплоёмкость (в кДж/(кг⋅К)) разбавленных водных растворов
( < 20%) рассчитывается по формуле:

       ;        (2.12)

;

;

.

Подставим известные значения в уравнения.

;

;

;

W = 0,85 = W1+ W2+ W3;

;

W = 0,85 = W1+ W2+ W3;

0,85 = + + .

Отсюда: D = 0,294 кг/с.

Тогда:

W1 = 0,97⋅0,294 – 0,011 = 0,274 кг/с

W2 = 0,914⋅0,294 + 0,0156 = 0,284 кг/с

W3 = 0,828⋅0,294 + 0,048 = 0,291 кг/с

Проверка

W = W1 + W2 + W3 = 0,274 + 0,284 + 0,291 = 0,85 кг/с

Определим тепловые нагрузки, кВт:

Q1 = D∙2171 = 0,294∙2171=638,3

Q2 = W1∙2189,5 = 0,274∙2189,5=599,9

Q3 = W2∙2227 = 0,291∙2227=648,057

Полученные данные сводим в табл.2.4.

Таблица 2.4 – Параметры растворов и паров по корпусам

Параметр	Корпус
1	2	3
Производительность по испаряемой воде W, кг/с	0,274	0,284	0,291
Концентрация растворов x, %	7,8	12	26
Давление греющих паров Рг, МПа	0,34	0,25	0,167
Температура греющих паров tГ, єC	132,9	126,2	112,7
Температурные потери , єC	5,35	5,15	6,4
Температура кипения раствора tк, єC	132,55	118,85	100,4
Полезная разность температур ∆tп, єC	0,35	7,35	12,3
Тепловая нагрузка Q, кВт	638,3	599,9	648,06

2.5 Выбор конструкционного материала

В качестве конструкционного материала выбираем стойкую в среде кипящего раствора MgCl2 в диапазоне рабочих концентраций сталь марки Х18Н10Т. Коэффициент теплопроводности этой стали 25,1 Вт/м∙К.

2.6 Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи рассчитываем, исходя из того, что при установившемся процессе передачи тепла справедливо равенство:

               (2.13)

Коэффициент теплопередачи К в [Вт/(м2 К)] можно рассчитать по уравнению:

       ,        (2.14)

где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м2; q = Q/F; и – коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от стенки к кипящему раствору соответственно, Вт/(м2∙К); – сумма термических сопротивлений стенки загрязнений и накипи, (м2∙К/Вт); – разность температур между греющим паром и стенкой со стороны пара в первом корпусе, єС; – перепад температур на стенке, єС; – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С.

Порядок расчета коэффициента теплопередачи следующий. Задаемся величиной ; рассчитываем по приведенным ниже уравнениям коэффициенты теплоотдачи и тепловые потоки . Сравниваем величину тепловых потоков . Если , то задаемся другим значением и снова рассчитываем по тем же формулам. Как правило, снова , поэтому истинное значение теплового потока q и разность температур определяем графически. Для этого строим график зависимости и соединяем точки , прямыми линиями (рис. 2.1). Точка пересечения этих линий и определяет истинную величину q и . Затем определяют значения и и рассчитывают коэффициент теплопередачи K.

Коэффициент теплоотдачи рассчитываем по уравнению:

       ,        (2.15)

где – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг; – разность температур конденсата пара и стенки, єС; – соответственно плотность, кг/м3, теплопроводность Вт/(м∙К) и вязкость конденсата, Па∙с, при средней температуре плёнки: