3.3. Распределение полезной разности температур. Определение поверхности теплопередачи.

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:

∆t_пi = ∑ ∆t_п (Q_i/K_i)/ ∑Q/K,

где ∆t_пi , Q_i и K_i – соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для i-го корпуса.

Подставив численные значения, получим:

∆t_п1 = 25.9[(1.33·10⁶ /1.85·10³)/(1.33·10⁶ /1.85·10³ +1.26·10⁶/1.98·10³)] = 14.5 ⁰С,

∆t_п2 = 25.9[(1.26·10⁶/1.98·10³)/( 1.33·10⁶ /1.85·10³ +1.26·10⁶/1.98·10³)] = 11.7 ⁰С,

Проверим общую полезную разность температур установки:

∑ ∆t_п = 14.5 + 11.6 =26.1 ⁰С.

Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле:

F = Q/(K∆t_п),

F₁ = 1.33·10⁶ //1.85·10³·14.5 = 49.5 м²,

F₂ = 1.26·10⁶/1.98·103·11.7 = 50.3 м².

По ГОСТ 11987-87 выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками:

Номинальная поверхность теплообмена F_н = 40 м²,

Диаметр тpyбы d = 38*2 мм,

Высота труб Н =4000 мм,

Диаметр греющей камеры D = 600 мм,

Диаметр сепаратора D₁ = 1200 мм,

Диаметр циркуляционной трубы D₂ = 400 мм,

Общая высота аппарата Н = 12 500 мм,

Масса аппарата М = 4700 кг.

4. Определение толщины тепловой изоляции.

Толщину тепловой изоляции находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

α_в(t_ст2 – t_в) = (λ_н/δ_н)( t_ст1 - t_ст2),

где α_в = 9.3 + 0.058t_ст2 - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционнoгo материала в окружающую среду, Вт/(м².К); ⁰С t_ст2 - температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирают в интервале 35-45 ⁰С , а для аппаратов, работающих на открытом воздухе в зимнее время - в интервале 0-10 ⁰С; t_ст1 - температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимают равной температуре греющего пара t_r1; t_в - температура окружающей среды (воздуха), ⁰С; λ_н - коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м·К)

Рассчитаем толщину тепловой изоляции для l-го корпуса:

α_в = 9.3 + 0.058·40 = 11.6 Вт/(м·К)

t_ст2 = 40 ⁰С,

t_ст1 = t_г.п. = 99.3 ⁰С.

В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85 % магнезии + 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности λ_н = 0,09 Вт/(м·К).

Тогда получим

δ_н = 0.09·(99.3 - 40)/11.6·(40 - 20) = 0.023 м.

Принимаем толщину тепловой изоляции 0.023 м и для других корпусов.

5. Расчет барометрического конденсатора.

Для создания вакуума в выпарных установкax обычно применяют конденсаторы cмeшения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 ⁰С). 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.

Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры (диаметр и высоту) барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность вакуум-насоса.