Для каждой ступени выпарной станции предварительно определяются действительные значения следующих величин:
а) коэффициента испарения  , показывающего, сколько кг воды выпаривается за счет тепла конденсации 1 кг греющего пара, по формуле
 , (77)
где  - энтальпия греющего и вторичного пара i - й ступени, кДж/кг; принимается по табл. 1, 2.4,
 - температура конденсата греющего пара i - й ступени, °С; принимается по табл. 1, 2.4.
 - изобарная теплоемкость конденсата греющего пара i -й ступени, кДж/(кг·К); выбирается по  из [4,12] :
 - температура кипения раствора в i – й ступени,  ; принимается по табл. 1, 2.4;
 - изобарная теплоемкость кипящего раствора в i-й ступени, кДж/(кгК) выбирается по концентрации и раствора из [4] :
 
б) коэффициента самоиспарения раствора  , учитывающего дополнительного количество воды, которое может быть выпарено за счет самоиспарения вследствие падения его температуры при поступлении в ступень с пониженным давлением, по формуле :
 , (78)
где  - температура кипения раствора в предыдущей и рассматриваемой ступенях выпарной установки, С; принимается по табл. 1, 2.4.
Коэффициент , может быть отрицательным, положительным или равным нулю;
в) коэффициента самоиспарения конденсата  , если в схеме МВУ предусмотрено частичное использование тепла конденсата предыдущей ступени в последующей, осуществляемое при помощи расширительных устройств, в которых происходит самовскипание конденсата с образованием пара, по формуле :
 , (79)
где  и  - энтальпия конденсата греющего пара в предыдущей и рассматриваемой ступенях выпарной установки;  принимается по табл. 1, 2.4, а  из [4] по ;
Прямоточная МВУ. Если не учитывать потери тепла оборудованием МВУ в окружающую среду, то расход греющего пара  на обогрев аппаратов 1 ступени определяют по уравнению :
 ; (80)
Если не учитывать потери тепла в окружающую среду, то точность расчета снижается примерно на 1,31,5 %, но при этом объем расчета значительно сокращается. Определение с учетом потерь тепла в окружающую среду приведено в [13, 14].
Коэффициенты  определяются по методу И.А. Тищенко в функции коэффициентов  .
1. Для каждой ступени выпаривания вычисляют коэффициент  по формуле
 . (81)
Например: 
x = ;
х = ;
х = .
х = .
2. Определяют коэффициент Х выпарной установки:
 (82)
Х=1.075+1.158+1.261+1.169=4.663.
3. Для каждой ступени выпаривания вычисляют коэффициент  по формуле:
 . (83)
Например: 
у = ;
у = ;
4. Определяют коэффициент  для выпарной установки :
 (84)
У=0+0.008452+0.008862+0.022=0.039
на этом этапе заканчивается вычисление коэффициентов, если отсутствуют отборы вторичного пара  на технологические нужды предприятия.
11. Вычисляют расход греющего пара, :
D = 16325, кг/ч.
12. Определяют количество выпарной воды  по отдельным ступеням установки: 
Количество выпарной воды в любой n – ступени определяют по общему уравнению:
 (85)
w = ,кг/ч;
w = ,кг/ч;
w = ,кг/ч.
w = ,кг/ч
13. Определяют общее количество воды, выпаренное во всех ступенях МВУ:
 (86)
 =9739,кг/ч.
14. Проверяем совпадение найденного общего количества выпаренной воды во всех ступенях с заданным количеством воды, подлежащим выпариванию в проектируемой МВУ, рассчитанным по формуле (6) и убеждаемся, что погрешность не превышает точности 2,5% :
 Условие соблюдается, следовательно, продолжаем расчет дальше. 2.7 Уточнение величины полезной разности температур по ступеням МВУ
Определяют тепловые нагрузки по ступеням выпаривания по соотношениям:
 (87)
и так далее, с корректировкой по особенностям конденсатной схемы МВУ. Приведенные уравнения соответствуют тепловой схеме МВУ .
Здесь  - теплота парообразования вторичного пара в ступенях выпаривания, 
Определяется по давлению вторичного пара из [3],
 - расход греющего пара на каждую ступень выпаривания МВУ, кг/с.
Определяют:
 - в зависимости от типа установки;
Так как отбор пара на технологические нужды отсутствует, то :
Окончательно уточняются полезные разности температур по ступеням МВУ:
в случае выбора минимальной суммарной поверхности теплообмена на выпарных аппаратов МВУ, т.е. чтобы 
и так далее для всех ступеней, где
 .
Проверка полученных результатов производится по соотношению :
При расхождениях полученных здесь значений  по каждой ступени с ранее принятыми (2.4, формула (22)) более 2,5 необходимо, взяв за второе приближение расчетные значения  произвести новый вариант расчета, предварительно задавшись новым соотношением коэффициентов теплопередачи  и подготовив данные для таблицы 1, т.е. составить таблицу температурного режима второго варианта работы МВУ и уточнить величины принятых ранее давлений пара :
2.8 Поверхность теплообмена выпарных аппаратов.
После проведения всех уточнений необходимо вычислить поверхность теплообмена выпарных аппаратов каждой ступени по уравнению теплопередачи:
 (88)
где  - тепловая нагрузка ступени выпаривания, Вт;
 - коэффициент теплопередачи в аппаратах ступени, Вт/(м2К);
 - полезная разность температур в аппарате данной ступени, С.
Необходимо оценить возможность возникновения первого кризиса кипения в условиях эксплуатации выпарных аппаратов МВУ. Эта оценка проводится для всех ступеней по следующей методике:
Определяют коэффициент теплопередачи  в аппарате при длине зоны кипения, равной длине кипятильной трубы:
 (89)
где  - коэффициент теплоотдачи при конденсации насыщенного водяного пара, Вт/(м2К), формула (40);
 - коэффициент теплоотдачи со стороны раствора в зоне кипения, Вт/(м2К), формула (75).
Вычисляют плотность теплового потока через стенку кипятильной трубы:
 (90)
где  - температура греющего пара в данном аппарате, С;
 - температура кипения раствора там же, С.
q = ,Вт/м ;
q = ,Вт/м ;
q =  ,Вт/м .
q = ,Вт/м
Вычисляют критическую плотность теплового потока для кипящего раствора по формуле:
 , (91)
где  - скрытая теплота парообразования вторичного пара, 
 - плотность вторичного пара, кг/м3;
 - плотность кипящего раствора, кг/м3;
 - коэффициент поверхностного натяжения для раствора, Н/м;
4. Проводят сравнение действительной плотности теплового потока с критическим значением:
т.к  , то по каталогу [10] выбирается выпарной аппарат, у которого поверхность теплообмена соответствует рассчитанной по формуле (88), выбираем с поверхностью теплообмена 630 м2, 122–2857-07* и количеством труб равном 1580 штук.
Заключение
В данной курсовой работе был произведен расчет многоступенчатой выпарной установки. В результате этого расчета были определены следующие параметры:
1)Число ступеней выпаривания : n=3 шт.
2)Количество выпариваемой воды по ступеням МВУ:
W =11093,923 кг/ч;
W =13127,07 кг/ч;
W =17320,275 кг/ч.
3)Концентрация раствора и давление пара по ступеням МВУ:
b =8,033 % ;
b =9,783 %;
b =12,999 %;
P =2,1 бар;
P = 1,2 бар;
P = 0,3 бар.
4)Коэффиценты теплопередачи в выпарных аппаратах МВУ:
К =2984,9 Вт/м К ;
К =2634,624 Вт/м К ;
К =1997,232 Вт/м К ;
5)Поверхность теплообмена выпарных аппаратов МВУ:
Список литературы
Майоров В.В. многоступенчатые выпарные установки: учеб. пособие/В.В. Майоров, В.В. Портнов. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. 173 с.
|
Скачать 1.44 Mb.