3. Расчёт полезной разности температур

Общая полезная разность температур равна:

(11)

Полезные разности температур по корпусам (в °С) равны:

Тогда общая полезная разность температур равна:

°С

Проверим общую полезную разность температур:

°С

4. Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в первый корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путём совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

(12)

(13)

(14)

(15)

где 1,03 – коэффициент, учитывающий 3 % потерь в окружающую среду;

с_Н, с₁, с₂ – теплоёмкости растворов соответственно исходного (начальной концентрации), в первом и во втором корпусе, кДж/(кг∙К);

Q_1КОНЦ, Q_2КОНЦ, Q_3КОНЦ – теплота концентрирования по корпусам, кВт;

t_Н – температура кипения исходного раствора в первом корпусе, °С:

(16)

где - температурная депрессия для исходного раствора. При решении уравнений (12) – (15) можно принять I_ВП1 ≈ I_Г2; I_ВП2 ≈ I_Г3; I_ВП3 ≈ I_БК.

Из анализа зависимостей теплоты концентрирования от концентрации и температуры рассчитается наибольшая теплота концентрирования в корпусе:

(17)

=3,889 0,03 (145,6-57,8)=13,6 кВт

где G_СУХ – производительность аппаратов по сухому K₂CO₃, кг/с; Δq – разность интегральных теплот растворения при концентрациях х₂ и х₃, кДж/кг.

Необходимо сравнить Q_3КОНЦ с ориентировочной тепловой нагрузкой для третьего корпуса Q_ОР:

₍₁₈₎

(3,889-0,84-0,926) 3,895 (84,22-117,55)+1,01 (2636,6-4,19 84,22)=2030,95 кВт

Если наибольшая теплота концентрирования в каком – либо корпусе составляет менее 3% от Q_ОР, в уравнениях тепловых балансов по корпусам пренебрегаем величиной Q_КОНЦ.

Получим:

;

;

.

Решение системы уравнений даёт следующие результаты: D = 0,123 кг/с; w₁ = 0,81 кг/с; w₂ = 0,93 кг/с; w₃ = 1,1 кг/с; Q₁ = 262,54 кВт; Q₂ =418,2 кВт; Q₃ = 880,94 кВт.

Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (w₁, w₂, w₃, кг/с) не превышают 3 %, поэтому не будем пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам.

Полученные величины сводим в таблицу 4.

Таблица 4 Параметры растворов и паров по корпусам

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде w, кг/с	0,81	0,93	1,1
Концентрация растворов х, %	3,91	5,9	12,98
Давление греющих паров РГ, МПа	0,413	0,2898	0,1656
Температура греющих паров tГ, °С	144,2	131,76	113,8
Температурные потери ΣΔ, °С	2,87	3,75	7,92
Температура кипения раствора tК, °С	134,63	117,55	84,22
Полезная разность температур, ΔtП, °С	9,57	14,21	29,58