Расчёт выпарной непрерывной установки

Рисунок 6- График зависимости тепловой нагрузки от разности температур

 Получаем: Dt₁=9,2 град

                      Тогда:

t_лл =132,9-4,6=128,3 град

a₁  =5412,4 Вт/(м²×К)

Dt_ст = 15 град

Dt₂ =4,43 град

t_ср  =89,3 град

q^I =49794,1 Вт/м²

q^II = 50434 Вт/м²

q^I= q^II

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

      Находим К₃ :

К₃ = 1/ (1/ 5412,4+ 3×10^-4 + 1/ 11386) = 1745,2 Вт/ (м²×К). 

3.1.9. Распределение полезной разности температур. 

      Полезные  разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи :

где Dt_{п j} , Q _j , K _j - соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j - го корпуса.

                       S Δt_п  =7,42+20,22+5,83=73,47 град

      Подставив численные значения, получим :

Δt_п1

23,6 град

Δt_п2= 9,43×2,43=22,9 град.

Δt_п3= 9,43×2,86=27рад. 
 

3.2.Второе приближение. 
 

      Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в 1-м приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры ( давления ) между корпуса-ми установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные из условий равенства поверхностей теплопередачи аппаратов. 
 
 

3.2.1. Уточненный расчет поверхности теплопередачи. 

      В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанными в первом приближении происходит только в 1-м, 2-м и 3-м корпусах (где температурные потери незначительны), во втором приближении принимаем такие же значения D^I ,  D^II и D^III для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены ниже : 

 

3.2.1.1. Расчет тепловых нагрузок. 

Рассчитаем тепловые нагрузки (кВт) :

Q₁ = 1.03×[8,33×4,016×(146 –143,92) +2,14×( 2743.5- 4.19×146, )] = 4770,5 кВт

Q₂ = 1.03×[(8,33– 2,14) ×3,956×(119 – 146) + 2,3×(2617,5  - 4.19×119 )] = 4338,6 кВт

Q₃ = 1.03× [(8,33 – 2,14- 2,3)×3820× (87-119) + 2,47 ×(2617,5  - 4.19×87)] = 5272,55 кВт 
 
 
 

3.2.1.2. Расчет коэффициентов теплопередачи. 

Коэффициенты теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений :

К₁ = 1 / ( 1/ a₁ + S d / l + 1/ a₂ ) 

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

t_пл = 169,6 – 1 = 168,6⁰ С

a₁ = 8228,7 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 =  5 град.

      Тогда

      Dt₂ = Dt_п1 - Dt_ст - Dt₁ = 23,6-5-2= 16,6 град.

 t_ср =146+8,3=154,3 град

                                          Re=V×d×r/m=2,2×0,034×913/0,180×10^-3=379402

                                          Pr=m×c/l=0,180×10^-3×4340/0,684=1,14

                                          Nu=0,023× Re^0,8× Pr^0,4=0,023×29058,9×1,05=704,3

     a₂ =14169,2 Вт/м²×к 

q^I =16457,4 Вт/м²

q^II = 235208,72 Вт/м²

Как видим q^I¹ q^II. 
 

      Для второго приближения примем Dt₁ = 8 град.

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

t_пл = 169,6 – 4 = 165,6⁰ С

a₁= 8228,7·

=5818,6 Вт/(м²×К)

Получаем :

Dt_ст = 14,0 град;

 Dt₂ = 23,6 – 14,0- 8= 1,6град 

t_ср =146+0,8=146,8 град

α₂=13535,2 Вт/(м²×К)

q^I = 46548,8  Вт/м²

q^II = 21656,32Вт/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. 7) и определяем  Dt₁

                

Рисунок 7- График зависимости тепловой нагрузки от разности температур конденсации пара и стенки.

 Получаем: Dt₁=7,4

 t_пл = 169,6 – 3,7 = 165,9⁰ С 

                      Тогда:              a₁= 5818,6 Вт/(м²×К)

Dt_ст =12,9град.

Dt₂ = 23,6- 12,9– 7,4 = 3,3 град

t_ср =146+1,65=147,65 град

a₂=13535,2 Вт/(м²×К)

q^I = 43057,64 Вт/м²

q^II = 44666,16  Вт/м²

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

      Находим К₁ :

К₁ = 1/ (1/ 5818,6+ 3×10^-4 + 1/ 13535,2) = 1831,5 Вт/ (м²×К). 

                                                              II корпус 

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

t_пл = 141,92 – 1 = 140,92 ⁰ С

a₁ =

= 8118,56 Вт/(м²× К)

Для установившегося  процесса передачи тепла справедливо  уравнение: