Процессы и аппараты химической технологии (стр. 4 из 9)

Тогда по формуле 3.11

будет равна:

и по формуле 3.10 получим:

.

Расход теплоты на испарение определяется по формуле:

(3.13)

где

- энтальпия вторичного пара, при температуре .

По (/1/, табл. LVI, стр. 548) находим

:

.

Теплоемкость воды по формуле 3.12 при температуре

будет равна:

,

тогда по формуле 3.13 находим расход теплоты на испарение:

.

Расход теплоты на компенсацию потерь в окружающую среду

,при расчете выпарных аппаратов принимают 3-5% от суммы . Таким образом, равняется:

.

Следовательно, количество теплоты, передаваемой от греющего пара к кипящему раствору, по формуле 3.9 равняется:

.

3.3.2 Определение расхода греющего пара

Расход греющего пара

(в кг/с) в выпарном аппарате определяем по уравнению:

, (3.14)

где

- паросодержание (степень сухости) греющего пара; - удельная теплота конденсации греющего пара, . Из (/1/, табл. LVII, стр. 550) находим для температуры ,

.

И получаем:

.

Удельный расход греющего пара:

3.4 Расчет греющей камеры выпарного аппарата

Выпарная установка работает при кипении раствора в трубах при оптимальном уровне. При расчете выпарного аппарата мы приняли высоту труб

. При расчете установки мы приняли: тепловая нагрузка ; средняя температура кипения раствора хлорида аммония

; температура конденсации сухого насыщенного водяного пара . Для кипящего раствора коэффициент теплопроводности раствора NH4Cl мы рассчитываем по формуле:

, (3.15)

где

, - коэффициент теплопроводности воды, :

, (3.16)

.

Тогда по формуле 2.15 получаем:

Средняя разность температур:

Находим коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося водяного пара к поверхности вертикальных труб по формуле:

, (3.17)

где

(/1/, табл. 4.6, стр. 162).

;

Следовательно,

.

Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к кипящему раствору:

, (3.18)

где

, (3.19)

и - соответственно плотности раствора и его пара при средней температуре кипения , К; - динамический коэффициент вязкости, ; - поверхностное натяжение раствора, Н/м, при и .

Плотность раствора, рассчитанная по формулам 3.6 и 3.7, равна:

;

.

Плотность пара

находим по (/1/, табл. LVI, стр. 548):

.

Таким образом, по формуле 3.19 получаем:

.

Динамический коэффициент вязкости рассчитывается по формуле:

, (3.20)

где

- температура раствора, , , , ; - вязкость воды, :

(3.21)

При средней температуре кипения раствора получаем:

.

.

Поверхностное натяжение берем по (/1/, табл. XXIII, стр. 526) для хлорида аммония 10% концентрации:

.

Подставляя найденные значения в формулу 3.18 получаем:

Принимаем тепловую проводимость загрязнений (/1/, табл. XXXI, стр. 531) стенки со стороны греющего пара

и со стороны кипящего раствора . Коэффициент теплопроводности стали по (/1/, табл. XXVIII, стр. 529) принимаем равным:

,

по (/3/, табл. 2.2, стр. 16) толщину труб принимаем равной 2 мм. Тогда

.

Ввиду того, что

и , для расчета коэффициента теплопередачи принимаем метод последовательных приближений.

Для определения исходного значения

, учитывая: что при установившемся режиме теплопередачи , выражаем через :