4. Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара на 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

, (20)

, (21)

, (22)

, (23)

где 1,03 – коэффициент, учитывающий 3 % потерь в окружающую среду; с₁, с₂, с₃ – теплоемкости растворов соответственно в первом, втором и третьем корпусах, кДж/кгК; t_i – температура кипения раствора при давлении в i-м корпусе; t_Н – температура исходного раствора, поступившего в 1-й корпус.

При решении можно принять J_ВП1 = J_Г2; J_ВП2 = J_Г3; J_ВП3 = J_БК.

Температуры кипения растворов в корпусах равны, ⁰C:

, (24)

, (25)

. (26)

Решение этой системы уравнений дает действительные значения распределения между корпусами выпариваемой воды W, а также значения первичного греющего пара D и тепловых нагрузок Q. Если отклонение вычисленных значений выпаренной воды в каждом корпусе от предварительно принятых в п. 3.1.1 не превышает 5 %, то расчет можно продолжать. В противном случае, необходимо заново задаться распределением производительности по выпариваемой воде между корпусами в соответствии с новыми данными и повторить все предыдущие расчеты.

5. Распределение полезной разности температур

Общая полезная разность температур:

. (27)

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

, (28)

где , Q_j , K_j – соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j-го корпуса.

Ориентировочное соотношение коэффициентов теплопередачи по корпусам при выпаривании водных растворов = 1 : 0,6 : 0,35.

Проверка общей полезной разности температур установки выполняется так:

. (29)

6. Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплоотдачи , , от конденсирующегося пара к стенке определяется по следующей формуле:

, (30)

где – расчетный коэффициент, определяемый по температуре первичного пара из графика (приложение А);

q – плотность теплового потока, Вт/ м² ;

l – длина трубки, м.

Коэффициент теплоотдачи , , от стенки к кипящему раствору:

, (31)

– расчетный коэффициент, зависящий от температуры кипения и концентрации раствора. Коэффициент для растворов солей и щелочей определяется по графику (приложение Б).

Коэффициент теплопередачи К, :

, (32)

Термическое сопротивление загрязненной стенки , м² град/Вт:

, (33)

где – толщина соответственно металлической стенки трубки и слоя загрязнения, м; - принимается 0,51,5, мм;

– теплопроводность соответственно металлической стенки трубки и слоя загрязнения, Вт/м² град; - принимается из таблиц для накипи.

q

Рисунок 1 – Нагрузочные характеристики корпусов выпарной установки

Ввиду того, что плотность теплового потока неизвестна, задаются для каждого корпуса несколькими значениями q (порядка 1000030000, Вт/м²), вычисляют , , К и определяют температурный напор t, град, по формуле:

, (34)

Строится нагрузочная характеристика, представляющая зависимость q = f(t). По известной величине полезной разности температур для данного корпуса находятся значения тепловых потоков (рисунок 1) и определяются коэффициенты теплопередачи:

; ; . (35)