2.3.7. Вибір числа корпусів
Зі збільшенням числа корпусів БВУ знижується витрата гріючої пари на кожен кг випарюваної води. Ми раніше говорили, що в однокорпусній випарній установці на випарювання 1 кг води приблизно витрачається 1 кг гріючої пари. Відповідно в 2-х корпусній установці витрата гріючої пари на випарювання 1 кг води - 1/2 кг, у 3-х корпусної - 1/3 кг, у 4-х корпусної - 1/4 кг і т.д.
Таким чином, витрата гріючої пари на випарювання 1 кг води в багатокорпусній випарній установці приблизно обернено пропорційна числу корпусів.
У дійсності витрата гріючої пари на 1 кг води, що випарюється, більше і практично в залежності від числа корпусів випарної установки змінюється приблизно в такий спосіб:
Число корпусів 1 2 3 4 5
__________________________________________________
Витрата гріючої пари, кг/кг 1,1 0,57 0,4 0,3 0,27
води, що випарюється
_____________________________________________________________
Відзначимо, якщо при переході від однокорпусної установки до двохкорпусної економія гріючої пари складає приблизно 50%, то при переході від 4-х корпусної до 5 ‑ корпусної - ця економія приблизно 10%.
Зниження економії гріючої пари зі збільшенням числа корпусів випарної установки вказує на доцільність обмеження числа її корпусів.
Однак основною причиною, що визначає межу числа корпусів випарної установки, є зростання температурних утрат зі збільшенням числа корпусів. Для здійснення теплопередачі необхідно забезпечити в кожнім корпусі деяку корисну різницю температур, тобто різниця температур між гріючою парою і киплячим розчином, рівну звичайно не менш 5-7 для апаратів із природною циркуляцією і не менш 3 для апаратів із примусовою циркуляцією.
При збільшенні числа корпусів понад припустиму межу сума температурних утрат може стати рівної чи навіть більше загальної різниці температур, що не залежить від числа корпусів установки. У результаті випарювання розчину стане неможливим.
Звичайне число корпусів БВУ не менше 2, але не перевищує 5-6. Найбільше часто БВУ мають 3-4 корпуса.
Рис. 2.5. До визначення оптимального числа корпусів БВУ
1 вартість пари
2 амортизаційні витрати
3 сумарна вартість випарювання 1 кг води
Як ми сказали раніше, питома витрата пари знижується зі збільшенням числа корпусів. Амортизаційні витрати можна приблизно вважати пропорційними числу корпусів. Складаючи ординати ліній 1 і 2, одержують загальну вартість випарювання 1 к
Класифікація основних конструкцій теплообмінників.
7.1. Класифікація теплообмінних апаратів
Теплообмінники - це пристрої, в яких теплота переходить від одного середовища до другого.
Теплообмін між теплоносіями є одним з найбільш важливих і часто використовуємих в техніці процесів.
По принципу дії теплообмінні апарати можуть бути розділені на рекуперативні, регенераторні і змішувальні.
Рекуперативні теплообмінні апарати являють собою пристрої, в яких дві рідини з різними температурами течуть у просторі, розділеному твердою стінкою. Теплообмін відбувається за рахунок конвекції і теплопровідності стінки, а якщо хоч одна з рідин є випромінюючим газом, то і за рахунок теплового випромінення (котли, підігрівачі, конденсатори, випарні апарати та інші).
Регенератори - такі теплообмінні апарати в яких одна і таж поверхня нагріву через певні проміжки часу омивається то гарячою, то холодною рідиною. Спочатку поверхня регенератора відбирає теплоту від гарячої рідини і нагрівається, потім поверхня регенератора віддає енергію холодній рідині. Таким чином, в регенераторах теплообмін завжди відбувається при нестаціонарних умовах, тоді як рекуперативні теплообмінні апарати більшою частиною працюють в стаціонарному режимі.
Так як в регенеративних і рекуперативних апаратах процес передачі теплоти неминуче пов’язаний з поверхнею твердого тіла, то їх ще називають поверхневими.
В змішувальних апаратах теплопередача здійснюється при безпосередньому контакті і змішувані гарячої і холодної рідин.
(Приклад: градирня теплових електричних станцій, в градирнях вода охолоджується атмосферним повітрям. Повітря безпосередньо дотикається води і перемішується з паром, виникаючим з-за часткового випаровування води).
З теплотехнічної точки зору всі апарати мають одне призначення - передавати теплоту від одного теплоносія до іншого або поверхні твердого тіла до рухомих теплоносіїв. Це і визначає ті загальні положення, які лежать в основі теплового розрахунку будь-якого теплообмінного апарату.
Проектні (конструктивні) теплові розрахунки виконуються при проектуванні нових апаратів, метою розрахунку є визначення поверхні теплообміну.
Перевірочні теплові розрахунки виконуються у випадку, якщо відома поверхня нагріву теплообмінного апарату і слід визначити кількість переданої теплоти і кінцеві температури робочих рідин.
Тепловий розрахунок звично включає:
вибір конструкції апарату, визначальних розмірів, швидкостей, місця руху теплоносіїв:
«Куди ж направити той чи інший теплоносій?»
Вибір здійснюється, виходячи з необхідності покращення умов тепловіддачі зі сторони теплоносія з більшим термічним опором. Тому рідину (або газ), витрати якої менші, або яка має більшу в’язкість , рекомендують направляти в той простір, де її швидкість буде більшою, наприклад в трубний.
В трубний простір також направляються:
- теплоносії, які мають забруднення
- хімічно – активні речовини(не треба витрачати кошти на виготовлення дорогих корпусів, наприклад із нержавіючої сталі).
Слід відмітити, що при русі гріючої рідини в трубах зменшуються втрати тепла в навколишнє середовище.
визначення теплового навантаження і витрат теплоносіїв;
розрахунок параметрів температурного режиму процесу теплообміну;
вибір фізичних параметрів теплоносіїв;
визначення коефіцієнту теплопередачі;
вирахування площі поверхні теплообміну.
Тепловий розрахунок повинен бути пов’язаний з конструктивним і гідравлічним розрахунками.
Екзаменаційний білет № 6