Расчёт многокорпусной выпарной установки (стр. 8 из 14)

Температура кипения раствора определяется по формуле (в °С):

Температура вторичного пара определяется по формуле (в °С):

Таблица 13Параметры растворов и паров по корпусам после перераспределения температур

Параметры	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде w, кг/с	0,83	0,89	0,947
Концентрация растворов х, %	7,9	12,24	30
Температура греющего пара в первый корпус tг1,	143,5	131	112,1
Полезная разность температур Δtп, °С	18,24	17,92	19,68
Температура кипения раствора tк, °С	125,26	113,08	92,42
Температура вторичного пара tвп, °С	123,52	109,78	81,8
Температура греющего пара tг, °С	-	122,52	108,78

Температура греющего пара определяется по формуле (в °С):

Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):

I_вп1 = I_г2 = 2717 кДж/кг, I_вп2 = I_г3 = 2695 кДж/кг, I_вп3 = I_бк = 2623,4 кДж/кг.

Расчёт коэффициентов теплопередачи выполним описанным выше методом.

Рассчитаем α₁ методом последовательных приближений. Физические свойства конденсата Na₂SO₄ при средней температуре плёнки сведены в таблице 14.

Таблица 14Физические свойства конденсата при средней температуреплёнки

Параметр	Корпус
	1	2	3
Теплота конденсации греющего пара r, кДж/кг	2137,5	2173	2224,4
Плотность конденсата при средней температуре плёнки ρж, кг/м3	924	935	950
Теплопроводность конденсата при средней температуре плёнки λж, Вт/(м∙К)	0,685	0,686	0,685
Вязкость конденсата при средней температуре плёнки μж, Па∙с	0,193 ∙ 10-3	0,212 ∙ 10-3	0,253 ∙ 10-3

Примем в первом приближении Δt₁ = 2,0 град.

Вт/(м²∙К)

град

град

Для расчета коэффициента теплопередачи α₂ физические свойства кипящих растворов Na₂SO₄ и их паров приведены в таблице 15.

Таблица 15Физические свойства кипящих растворов Na₂SO₄ и их паров

Параметр	Корпус
	1	2	3
Теплопроводность раствора λ, Вт/(м∙К)	0,344	0,352	0,378
Плотность раствора ρ, кг/м3	1071	1117	1328
Теплоёмкость раствора с, Дж/(кг∙К)	3876	3750	3205
Вязкость раствора μ, Па∙с	0,26	0,3	0,6
Поверхностное натяжение σ, Н/м	0,0766	0,0778	0,0823
Теплота парообразования rв, Дж/кг	2198∙ 103	2234∙ 103	2305∙ 103
Плотность пара ρп, кг/м3	1,243	0,8254	0,2996

Вт/(м²∙К)

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Вт/м²

Вт/м²

Как видим, q^’ ≠ q^”. Для второго приближения примем Δt₁ = 2,3 град, пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры, рассчитываем α₁ по соотношению:

Вт/(м²∙К)

Тогда получим:

град

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Вт/м²

Как видим, q^’ ≈ q^”. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчиваем и находим К₁:

Вт/(м²∙К)

Далее рассчитываем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К₂. Примем в первом приближении Δt₁ = 2,0 град. Для определения К₂ найдём:

Вт/(м²∙К)

град

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Вт/м²

Как видим, q^’ ≠ q^”. Для второго приближения примем Δt₁ = 2,2 град.

Вт/(м²∙К)

Тогда получим:

град

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Вт/м²

Как видим, q^’ ≈ q^”. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчиваем и находим К₂:

Вт/(м²∙К)

Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К₃. Примем в первом приближении Δt₁ = 2,0 град.

Вт/(м²∙К)

град

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Вт/м²

Как видим, q^’ ≠ q^”. Для второго приближения примем Δt₁ = 2,5 град.

Вт/(м²∙К)

Тогда получим:

град

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Вт/м²

Как видим, q^’ ≈ q^”. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчиваем и находим К₃: