Расчёт выпарной непрерывной установки

      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 = a₁×Dt₁×Sd /l = 4,9 град.

      Тогда

      Dt₂ = Dt_п1 - Dt_ст - Dt₁ = 22,9 – 4,9 – 2= 16 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=119+8=127⁰ С

Re=V×d×r/m=2,2×0,034×939/0,222×10^-3=316383,8

Pr=m×c/l=0,222×10^-3×4250/0,686=1,38

Nu=0,023× Re^0,8× Pr^0,4=0,023×25128,8×1,14=658,9

a₂=13294,3 Вт/(м²× К)

       Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок :

q^I = a₁×Dt₁  =16237,12 Вт/м²

q^II = a₂×Dt₂ =212708,4 Вт/м²

Как видим q^I¹ q^II.

      Для второго приближения примем Dt₁ = 8 град.

      Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 8.0 град, рассчитаем a₁ по соотношению

a₁=

=5740,7Вт/(м²×К)

Получаем :

                                                              t_пл=137,92 ⁰ С

Dt_ст = 13,8 град

Dt₂ = 20,9 – 13,8 - 8 = 1,1град

t_ср =119+0,55=119,55 град

Re=V×d×r/m=2,2×0,034×944/0,235×10^-3=300473,2

Pr=m×c/l=0,235×10^-3×4230/0,686=1,45

Nu=0,023× Re^0,8× Pr^0,4=0,023×24112,6×1,16=643,3

a₂ =12980 Вт/ м²×к

q^I =  45925,6 Вт/м²

q^II = 14278 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. 8) и определяем  Dt₁

                

Рисунок 8- График зависимости тепловой нагрузки от разности температур

 Получаем: Dt₁=7,2 град

t_пл=138,32 ⁰ С 

                      Тогда:

a₁= 5740,7Вт/(м²×К)

Dt_ст = 12,4 град

Dt₂ = 3,3град

t_ср  =120,65 град

q^I =41333,04 Вт/м²

q^II = 42834 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/ 5740,7+ 3×10^-4 + 1/ 12980) = 1814,9 Вт/ (м²×К). 

                                                            III корпус

      Расчет  ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем Dt₁ = 5 град.

t_пл = 114 –2,5 = 111,5 ⁰ С

a₁ =

= 6184 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 =9,3 град.

      Тогда

      Dt₂ = Dt_п1 - Dt_ст - Dt₁ = 27– 9,3 – 5= 12,7 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=87 +6,35=93,35⁰ С

Re=V×d×r/m=2,2×0,034×965/0,315×10^-3=229149,2

Pr=m×c/l=0,315×10^-3×4190/0,680=1,94

Nu=0,023× Re^0,8× Pr^0,4=0,023×19413,1×1,304=582,2

a₂=11644,7 Вт/(м²× К)

       Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок :

q^I = 30920 Вт/м²

q^II = 147887,7Вт/м²

Как видим q^I¹ q^II.

      Для второго приближения примем Dt₁ = 10 град.

      Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 10.0 град, рассчитаем a₁ по соотношению

            a₁₌

=5200Вт/(м²×К)

Получаем :

                                                            t_пл=104 ⁰ С

                                                      Dt_ст = 15,6град

Dt₂ = 1,4 град

t_ср =87+0,7=87,7 град

                                      Re=V×d×r/m=2,2×0,034×967/0,336×10^-3=215272,6

                                      Pr=m×c/l=0,336×10^-3×4190/0,678=2,08

                                       Nu=0,023× Re^0,8× Pr^0,4=0,023×18466,8×1,34=569,15

a₂ =11349,5  Вт/ м²×к

q^I =  52000 Вт/м²

q^II = 15889,3 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. 9) и определяем  Dt₁

                

Рисунок 9- График зависимости тепловой нагрузки от разности температур

 Получаем: Dt₁=8,8 град

                      Тогда:

a₁=

= 5369 Вт/(м²×К)

t_лл =109,7 град

Dt_ст = 14,2 град