Выпарная установка непрерывного действия
 Скачать 5.37 Mb.
|
|
2. Расчет выпарной установки 2.1 Расчет коэффициентов теплопередачи Для расчета коэффициента теплопередачи в выпарном аппарате любой конструкции необходимо знать значения термических сопротивлений стенки трубок и накипи  на данный момент времени, а также значения коэффициентов теплопередачи от греющего пара к стенке трубок и от накипи к раствору.Коэффициент теплоотдачи при конденсации насыщенного водяного пара на наружной поверхности вертикальных трубок в аппарате с принудительной циркуляцией рассчитываю по формуле:  где A – коэффициент, учитывающий теплофизические свойства конденсата при средней температуре пленки ; - температура наружной поверхности стенки трубок; r – скрытая удельная теплота конденсации (парообразования) при температуре греющего пара ; H – высота (длина) трубок; - поправочный коэффициент, учитывающий содержание Неконденсируемого газа (воздуха) в паре. Расчет веду для 1 корпуса, аппарат с принудительной циркуляцией раствора. Сложность расчета состоит в том, что неизвестно значение , вследствие чего нельзя сразу рассчитать . Принимая процесс теплопередачи от конденсирующегося пара к раствору (на данный момент времени) установившимся, расчет веду методом последовательного приближения, в основе которого лежит равенство удельных тепловых потоков от конденсирующегося пара к стенке, через стенку, накипь , и от последней к раствору: На первом этапе приближения произвольно задаюсь значением в пределах (1÷3)ºС. . При принятом значении и известной температуре греющего пара нахожу: По полученному значению рассчитываю: По вычисленному значению путем линейной интерполяции из таблицы 1 [5] нахожу значение A: A=188,291 при Численные значения r и нахожу по учебному пособию [3]. При определении задаюсь содержанием воздуха в паре  .r = 2203,178 кДж/кг = 2203,178×103 Дж/кг при при Рассчитав значение , определяю удельный тепловой поток при конденсации греющего пара по формуле: Для дальнейших расчетов к моменту останова установки необходимо предварительно определить толщину накипи в 1 корпусе по формуле:  где  - толщина слоя накипи (по заданию), концентрация щелока и расход по выпариваемой воде в последнем (по ходу раствора) корпусе; - соответствующие параметры 1 корпуса.  Тогда пользуясь уравнением теплопроводности через многослойную стенку, можно определить температуру накипи со стороны раствора: где и - толщина и теплопроводность стенки трубок; - теплопроводность накипи. Значение определено при выборе выпарных аппаратов по ГОСТу [2]: нахожу из учебного пособия [4], учитывая, что при выпаривании сульфитного щелока трубки греющей камеры выполнены из нержавеющей стали.  Так как у меня аппарат с принудительной циркуляцией раствора то при турбулентном его движении по трубкам Nu определяю по уравнению:  ,где  - критерий Нуссельта;B = 0,0278 – для аппаратов с вынесенной зоной кипения;  - критерий Рейнольдса; - критерий Прандтля.Все необходимые для расчета теплофизические параметры раствора рассчитываю на ЭВМ и привожу в табл. 5. Таблица 5 - Теплофизические параметры раствора
Определяющим линейным размером в критериях Nu и Re служит внутренний диаметр трубок греющей камеры, уменьшенный в связи с образованием слоя накипи на их внутренней поверхности.  Скорость движения раствора по трубкам греющей камеры принимаю  .    После определения вычисляю удельный тепловой поток при теплоотдаче к раствору по формуле [5]: где - рассчитана ранее; - определяется при составлении температурного режима В соответствии с условием (1) можно считать данные расчета верными, если. Так как у меня то необходимо произвести уточнение . Принимаю . A=187.987 при  Так как при повторном расчете тепловые потоки и снова не равны, то для расчета в третьем приближении строю график зависимости тепловых потоков от задаваемых значений и, соединяя прямыми линиями между собой, а точки между собой, на их пересечении нахожу новое значение , при котором провожу окончательный расчет. Различие в удельных тепловых потоках в этом случае не должно превышать 5% (погрешность расчета и графического определения ). По графику 1 нахожу что  . Уточняю расчеты.A=187.87 при  Так как различие между и составляет не более 5%, использую полученные значения в дальнейших расчетах. Полученные значения и использую для вычисления коэффициента теплопередачи по формуле: Окончательную проверку правильности расчета произвожу по формуле: где - полезная разность температур в первом корпусе;  Рассчитанное значение отличается от , найденного в точке пересечения прямых линий на графике 1, не более чем на 5%. В связи с длительностью и сложностью расчета коэффициента теплопередачи для всех корпусов выпарки, ручной его подсчет провожу только для первого корпуса. Коэффициенты теплопередачи для всех корпусов выпарки в дальнейшем рассчитываю при помощи ЭВМ по разработанной кафедрой программе. С этой целью необходимые для расчета данные определяю и вношу в табл. 6. Таблица 6 - Данные для расчета коэффициента теплопередачи
Полученные на ЭВМ толщины накипи представлены в табл. 7. Таблица 7 - Толщина накипи
Вычисленные с помощью ЭВМ значения коэффициентов теплопередачи и теплоотдачи привожу ниже в таблице 8. Таблица 8
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
