Определение температурных потерь

 

Температурные потери в выпарном аппарате обусловлены температурной , гидростатической и гидродинамической депрессиями.

а) Гидродинамическая депрессия вызвана потерей давления пара на преодоление гидравлических сопротивлений трения и местных сопротивлений паропроводов при переходе из корпуса в корпус. Обычно в расчётах принимают = 1,0 – 1,5 ºС на корпус. Примем = 1 ºС, тогда температуры вторичных паров в корпусах равны:

 

t_вп1 = t_Г2 + = 130,1+1=131,1 ºС

t_вп2 = t_Г3 + = 110,6+1=111,6 ºС

t_вп3 = t_бк + =60+1=61 ºС

 

Сумма гидродинамических депрессий:

 

ºС

 

По температурам вторичных паров определим их давления и теплоты парообразования (табл. 2.2).

Таблица 2.2 – Давления и теплоты парообразования

Температура,ºС	Давление, МПа	Теплота парообразования, КДж/кг
tвп1=131,1	Pвп1=0,4	rвп1=2175,9
tвп2=111,6	Pвп2=0,2733	rвп2=2229,9
tвп3=61	Pвп3=0,1466	rвп3=2354,8

 

б) Гидростатическая депрессия обусловливается наличием гидростатического эффекта, заключающегося в том, что вследствие гидростатического давления столба жидкости в трубах выпарного аппарата температура кипения раствора по высоте труб неодинакова. Величина не может быть точно рассчитана ввиду того, что раствор в трубах находится в движении, причем величина зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности парожидкостной эмульсии, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб. Приблизительно расчет возможен на основе определения температуры кипения в среднем поперечном сечении кипятильных труб. Величина определяется как разность температуры кипения в среднем слое труб и температуры вторичного пара ():

(2.5)

Для того, чтобы определить нужно найти давление в среднем слое (P_ср) и по этому давлению определить температуру в среднем слое (по таблице свойств насыщенного водяного пара). Плотность парожидкостной эмульсии в трубах при пузырьковом режиме кипения принимается равной половине плотности раствора. Плотность раствора (при 100 °С) определяется в зависимости от концентрации раствора в корпусе.

Давление в среднем сечении кипятильных труб (в МПа) равно сумме давлений вторичного пара в корпусе и гидростатического давления столба жидкости (∆P_ср ) в этом сечении трубы длиной H:

P_ср = P_вп + ∆P_ср = P_вп +

Для выбора значения H нужно ориентировочно определить поверхность теплопередачи выпарного аппарата. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q = 10000 ÷ 30000 Вт/м². Примем q = 22000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно будет равна:

По ГОСТ 11987—81 для выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой ближайшая будет поверхность – 63м² при диаметре труб 38x2 мм и длине труб Н = 4000 мм.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов равны:

P_1ср = P_вп1 +МПа

P_2ср = P_вп2 +МПа

P_3ср = P_вп3 +МПа

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты парообразования (табл. 2.3):

Таблица2.3 – Температуры кипения и теплоты парообразования

Давление, МПа	Температура,ºС	Теплота парообразования, кДж/кг
P1ср = 0,2893	t1ср=132,3	r1ср=2172,7
P2ср = 0,1614	t2ср=113,4	r2ср=2224,8
P3ср = 0,0307	t3ср=69,5	r3ср=2234

 

Определяем гидростатическую депрессию по корпусам

Сумма гидростатических депрессий составляет:

 

в) Температурная депрессия определяется по уравнению:

, (2.6)

где Т_ср =(t_ср + 273), К; – температурная депрессия при атмосферном давлении, ºС; – теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг.

Определяется величина как разность между температурами кипения раствора и чистого растворителя (воды) при атмосферном давлении. Температуры кипения раствора при атмосферном давлении в зависимости от концентрации даны в справочной литературе, например, [2].

Находим значение по корпусам:

ºС

ºС

ºС

Сумма температурных депрессий равна:

Тогда температуры кипения растворов по корпусам равны:

 

ºС

ºС

ºС

 

2.3 Расчёт полезной разности температур

Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе является наличие некоторой полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора.

Полезные разности температур по корпусам равны:

ºС

ºС

ºС

 

Общая полезная разность температур:

ºС

Проверим общую полезную разность температур: