нет

Q2ср. =( Gн – w1) c1 (tк2-tк1) + w2(Iэн –c2 tк2) =
(2,5-0,794) 3,6(141,6-83,5)+0,873(2742-4,1х83,5)=2533.3кВт
Поскольку Q2 конц составляет значительно меньше 3% от Q2ср. в
уравнениях тепловых балансов корпусов мы пренебрегаем этой величиной.
Подставим в систему уравнений, указанных выше, необходимые
значения: Q1 = 1,03[2,5x3,51(143-141,6)+0,794(2742-4,1x137,9)] =
1792,7кВт;
Q2 = 1,03[(2,5-0,794)3,6(83,5-137,9) +0,873(2650-4,1x83,5)] =1680кВт
Решая систему уравнений получаем: D = 0,834 кг/с
w1 = 0,778кг/с ; w2 = 0,889кг/с ; Q1 = 1792,7 кВт; Q2 =1680кВт.
Результаты расчетов сведем в таблицу:
Параметры
корпус
1
2
Производительность по испаряемой воде w кг/с
0,778
0,889
Концентрация растворов х %
14,65
30
Давление греющих паров Р МПа
0.35
0,19
Температура греющих паров о С
143
85,5
Температурные потери ΣΔ, град
3,7
10.8
Температура кипения раствора
141,6
83,5
Выбор конструкционного материала
Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего
раствора NANO3 в интервале концентраций от10 до 30% . В таких случаях
химически стойкой является сталь марки Х17. Стойкость к коррозии не
менее 0,1 мм в год, коэффициент теплопроводности λст =25,1 ВТ/(м К)
t
Расчет коэффициентов теплопередачи
Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:
К1 = 1/ (1/α1 + Σδ/λ +1/ α2 )
Примем, что суммарное термическое δст/λст сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи δн/λн. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не уточняем.
Σ = 0,002/25,1 + 0,0005/2 = 2,87х10-4 м2 К/Вт
Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке α1 равен:
α1 = 2,04  (r1ρ2ж λ3ж1) / (μж1 НΔt1)
Где r1 – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг
ρж1, λж1, μж1 – соответственно плотность (кг/м3);
теплопроводность –Вт/(м К); вязкость (Па с) конденсата при средней
температуре пленки tпл. = tr1- Δt1/2, где Δt1 – разность температур
конденсации пара и стенки, град.
Расчет α1 ведут методом последовательных приближений. В первом
приближении примем Δt1 = 2,0о. Тогда
α1 = 2.04  (2120х103х11002х0,513)/(0,15х10-3х4х2) ==8822,5Вт/(м2 К )
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение
q = α1 Δt1 = Δtст/( Σ) = α2 Δt2
Где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м2, Δtст – перепад температур на
стенке, град. Δt2 –разность между температурой стенки со стороны
раствора и температурой кипения раствора, град.
Отсюда Δtст = α1 Δt1 Σ = 8822,5 х 2 х 2.87х10-4 =5,0 град
Тогда Δt2 = Δtп -Δtст - -Δt1 = 5,1 - 5,0 -2 = -1,9 град
Так температура передачи тепла получилась отрицательная, то очевидно,
что температура греющего пара недостаточна. Поэтому увеличим
температуру греющего пара до 147оС тогда Δt2 = Δtп -Δtст - -Δt1 =3,7 град
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при естественной циркуляции раствора равен:
α2 = Аq0,6 = 780 q0,6 λ11,3 ρ10,5 ρп10,06
σ10,5 rп10,6 ρ00,66 μ10,3 c10,3
Подставив численные значения получим:
α2 = 780х q0,6 х 0,551,3 х12220,5 х2,5430,06/0,0730,5х(2120х103)0,6 х0,5790,66х
х3587,90.3х(0,3 10-3)0,3 =13,6(α1 Δt1)0,6 = 13,6(8822,5х2)0,6 =4803 Вт/(м2 К)
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных
тепловых нагрузок : q’ = 8822,5x2=17645 Вт/м2
q” = 4803х3,7 =17710 Вт/м2
Так, как расхождение менее 3% расчет коэффициентов α1, α2 далее не
ведем. Находим К1 = 1/ (1/8822,5 +2.87х10-4 +1/ 4803) =1643,25Вт/(м2 К)
Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2
α1 = 2.04  (2300х103х12222х0,583)/(0,6х10-3х4х3) =6335,75 Вт/(м2 К)
Δtст = 6335,75х3х2,87х10-4 = 5,4 град.
Δt2 = 14,8-3-5,4 = 6,4 град.
α2 = 780 0,6751,3 х12220,5 х 0,350,06 (6335,75х3)0,6 = 8,24 (6335,75х3)0,6 =
0,0770.5 х(2300 х103)0,6х0,5790,66х 29330,3х (0,8х10-3)0,3
=3042,87 Вт/(м2 К).
: q’ = 6335,75x3=19007,25 Вт/м2
q” = 3042,87х6,4 =19480,87 Вт/м2 расхождение
менее 3%. Определим К2 = 1/(1/6335,75 + 2,87х10-4 + 1/3042.87) =
=1292,9 Вт/(м2 К).
Коэффициенты теплопередачи со стороны жидкости находим по
Эмпирическому уравнению. Nu=0,23Re0,8 Pr0,4
Физические характеристики растворов, входящие в критерии подобия
находим при средней температуре потока, равной tср =tк – Δtпер /2.
Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия
равенства их поверхностей теплопередачи:
Δtпi =ΣΔtп Qi/Ki

где Δtпi , Qi, Ki соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для i-го корпуса.
Подставляя численные значения получим:
Δtп1 = 55,8 1792,7/1643,25 =25,47град
1792,7/1643,25 +1680/1292,9
Δtп2 =30,32град
Проверим общую полезную разность температур:
ΣΔtп = 25,47+ 30,33 =55,8
Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по
формуле: F1 = Q1/K1x Δtп1 = 1792,7x103/ 1643,25 25,47 = 42,8 м2
F2 = Q2/K2x Δtп2 = 1680x103/ 1292,9 30,33 = 42,8м2
Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности Fор. Поэтому, в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов.
Уточненный расчет поверхности теплопередачи
Полученные после перераспределения температур ( давлений) параметры
растворов представим в виде таблицы
Параметры
Корпус
1
2
Производительность по испаряемой воде
0,778
0,889
Концентрация растворов
14,65
30
Температура греющего пара в 1-ом корпусе
147
Полезная разность температур
25,47
30,33
Температура кипения раствора
121,53
87,5
Температура вторичного пара
119,03
73,7
Давление вторичного пара
0,35
019
Температура греющего пара
85,5
Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):
Q1 = 1,03[2,5x3,51(147-119,03)+0,778(2742-4,1x121,53)] =
2050,73кВт;
Q2=1,03[(2,5-0,778)3,6(87,5-121,53)+0,889(2712-4,1x87,5)] =1930,3кВт
Расчет коэффициентов теплопередачи, выполненный описанным выше
методом, привел к следующим результатам К1 = 1864,3; К2 =1497,52
Распределение полезной разности температур:
Δtп1 = 55,8 2050,73/1864,3 = 25,7град
2050,73/1864,3+1930,3/1497,52
Δtп2 =30,1град
Проверка суммарной полезной разности температур:
ΣΔtп = 25,7+ 30,1 =55,8
Различия между полезными разностями температур по корпусам в первом
и втором приближении не превышают 5%.
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
F1 = Q1/K1x Δtп1 = 2050,73x103/ 1864,3 25,7 = 42,8 м2
F2 = Q2/K2x Δtп2 = 1930,3x103/ 1497,52 30,1 = 42,82м2
По ГОСТ11987-81 выбираем аппарат со следующими характеристиками
Номинальная поверхность теплообмена Fн =63м2
Диаметр труб d 38х2мм
Высота труб h 4000мм
Диаметр греющей камеры D 800мм
Диаметр сепаратора D1 1200мм
Диаметр циркуляционной трубыD2 не более 500мм
Общая высота аппарата Н не более 15500мм
Масса аппарата не более 3500кг
Определение толщины тепловой изоляции
Толщину тепловой изоляции δн находят из равенства удельных тепловых
потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую
среду:
αв =(tст2 – tв) = (λн/ δн) (tст1 – tст2)
где αв – 9,3+ 0,058 tст2 коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности
изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2 К), tст2 –
-температура изоляции со стороны окружающей среды ( воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении tст2 выбирают в интервале 35-450С , а для аппаратов. Работающих на открытом воздухе в зимнее время –
- в интервале 0-100 С; tст1 – температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции tст1 принимают равной температуре греющего пара tri ; tв – температура окружающей среды
( воздуха),0С; λн – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м К).
Рассчитаем толщину тепловой изоляции для 1-го корпуса:
αв = 9,3 + 0,058 х40 = 11,6 Вт/(м2 К) в качестве материала для тепловой
изоляции выберем совелит, имеющий коэффициент теплопроводности λн =
=0,09 Вт/(м К). тогда получим:
δн = 0,09(147-40) = 0,042м
11,6 (40-20)
Принимаем толщину изоляции = 0,042м и для других корпусов.
Расчет барометрического конденсатора
Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды( около 200 С). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачивают неконденсирующиеся газы.
Расход охлаждающей воды
Расход охлаждающей воды Gв определяют из теплового баланса
конденсатора: