Расчёт выпарной непрерывной установки

q^I =32720 Вт/м²

q^II =101347,8 Вт/м²

Как видно q^I¹ q^II.

      Для расчета третьего приближения построим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе(см. рис. 5) и определяем  Dt₁

                

Рисунок 5- График зависимости тепловой нагрузки от разности температур

 Получаем: Dt₁=6,7 град

                      Тогда:

a₁=

= 5988,4Вт/(м²×К)

t_пл =169,6-3,35=166,35 град

Dt_ст = 12,2 град

Dt₂ = 2,84 град

t_ср  =163,6град

a₂ =14396 Вт/(м²×К)

q^I =40721,12 Вт/м²

q^II = 40884,64 Вт/м²

q^I= q^II

      Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3 % , расчет коэффициентов a₁ и a₂ на этом заканчиваем.

      Находим К₁ :

К₁ = 1/ (1/ 5988,4+ 3×10^-4 + 1/ 14396) = 1865,7 Вт/ (м²×К). 

                                                           

II корпус

      Расчет  ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем Dt₁ = 2 град.

t_пл = 158,1 – 1 = 157,1 ⁰ С

a₁ = 8191,3 Вт/(м²× К)

Для установившегося  процесса передачи тепла справедливо  уравнение: 

      q = a₁Dt₁ = Dt_ст / (S d / l) = a₂×Dt₂

где q - удельная тепловая нагрузка, Вт / м² ;

      Dt_ст - перепад температуры на стенке, град. ;

      Dt₂ - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой  кипения раствора, град.

      Отсюда

      Dt_ст =  4,9 град.

      Тогда

      Dt₂ = Dt_п1 - Dt_ст - Dt₁ = 23 – 4,9 – 2= 16,1 град.

 t_ср =137,88+8,05=145,93 град

     a₂ =13535,2 Вт/м²×к 

q^I =16382,6 Вт/м²

q^II = 217916,7 Вт/м²

Как видим q^I¹ q^II.

В втором приближении примем Dt₁ = 5 град.

t_пл = 158,1 – 2,5= 155,6 ⁰ С

a₁ =

= 6514,3 Вт/(м²× К)

Для установившегося  процесса передачи тепла справедливо уравнение: 

      q = a₁Dt₁ = Dt_ст / (S d / l) = a₂×Dt₂

где q - удельная тепловая нагрузка, Вт / м² ;

      Dt_ст - перепад температуры на стенке, град. ;

      Dt₂ - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой  кипения раствора, град.

      Отсюда

      Dt_ст = 9,8 град.

      Тогда

      Dt₂ = Dt_п1 - Dt_ст - Dt₁ = 23 – 9,8 – 5= 8,2 град.  

      Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения  в вертикальных кипятильных трубах при условии принудительной циркуляции раствора равен:

a₂ =Nu×l/d_вн      

t_ср= t_к+Dt₂ /2=137,88+4,1=142⁰ С

Re=V×d×r/m=2,2×0,034×925/0,195×10^-3=354820,5

Pr=m×c/l=0,195×10^-3×4280/0,685=1,22

Nu=0,023× Re^0,8× Pr^0,4=0,023×27542,7×1,08=684,16

a₂=13783,8 Вт/(м²× К)

       Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок :

q^I = a₁×Dt₁  =32571,5 Вт/м²

q^II = a₂×Dt₂ = 113027,3 Вт/м²

Как видим q^I¹ q^II.

      Для расчета третьего приближения построим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе(см. рис. 5) и определяем  Dt₁

                

Получаем: Dt₁=7,1 град

                      Тогда:

a₁=

= 5967,5Вт/(м²×К)

Dt_пл = 158,1-3,5=154,6 град

t_ст =12,7 град

Dt₂ = 3,2 град

t_ср  =137,88+1,6=139,5 град

a₂ = 13783,8 Вт/м²×к

q^I =42369,25 Вт/м²

q^II = 44108,16 Вт/м²

q^I= q^II

      Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3 % , расчет коэффициентов a₁ и a₂ на этом заканчиваем.

      Находим К₂ :

К₂ = 1/ (1/ 5967,5+ 3×10^-4 + 1/ 13783,8) = 1848,4 Вт/ (м²×К). 

                                                            III корпус

      Расчет  ведут методом последовательных приближений. В первом приближении  примем Dt₁ = 10 град.

t_пл = 132,9 – 5 = 127,5 ⁰ С

a₁ == 5412,4 Вт/(м²× К)

Для установившегося  процесса передачи тепла справедливо уравнение: 

      q = a₁Dt₁ = Dt_ст / (S d / l) = a₂×Dt₂

где q - удельная тепловая нагрузка, Вт / м² ;

      Dt_ст - перепад температуры на стенке, град. ;

      Dt₂ - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой  кипения раствора, град.

      Отсюда

      Dt_ст =16,2 град.

      Тогда

      Dt₂ = Dt_п1 - Dt_ст - Dt₁ = 28,63– 16,2 – 10= 2,43 град.

                                                    t_ср= t_к+Dt₂ /2=87,07+1,22=88,29 град

                                                  a₂=11386 Вт/(м²× К) 
 

       Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок :

q^I = a₁×Dt₁  =5412,4Вт/м²

q^II = a₂×Dt₂ = 27668 Вт/м²

Как видим q^I¹ q^II.

      Для второго приближения примем Dt₁ = 11 град.

      Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 11.0 град, рассчитаем a₁ по соотношению 

a₁=5285 Вт/(м²×К)

Получаем :

                                                t_пл=132,9-5,5=127,4 ⁰ С

                                                      Dt_ст = 17,4 град

Dt₂ = 28,63 – 17,4 - 11 =0,23 град

t_ср =87,07+0,115=87,19 град

q^I =  58135 Вт/м²

q^II = 2618,8 Вт/м²

Как видно q^I¹ q^II.

      Для расчета третьего приближения построим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки от разности температур между паром и стенкой в  первом корпусе(см. рис. 6) и определяем  Dt₁