Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский государственный технологический университет растительных полимеров

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

выпарка 1.doc

Скачиваний:

Добавлен:

13.02.2015

Размер:

408.06 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 84 5 6 7 8 > Следующая >>>

1.4.3. Третье приближение

Используя новые значения температуры, уточняем вязкости щелока и распределение температур по корпусам.

х₁₂=52%; t₁₂=95,9°С=368,9 К; b=1,512

ν₁₂=9,4∙10^-6 м²/с

х₂₂=17%; t₂₂=78°С=351 К; b₀=0,173; b=0,653

ν₂₂=7,83∙10^-7 м²/с

х₃₂=26%; t₃₂=63,3°С=336,3 К;b₀=0,224; b=0,715

ν₃₂=1,47∙10^-6 м²/с

∆t_пол=11,3+8,6+22,4=42,3

По уточненным значениям ∆t_i составляем новую таблицу (табл.3)

Таблица 3

Приблизительный температурный режим (этап III)

№ корпуса	∆'''_(i-1)i	Температура сокового пара, t_iс	∆'_i2	Температура кипения раствора, t_i2	∆t_i	Температура греющего пара, t_iг
3	-	t_3с=61,2	∆'₃₂=2,1	t₃₂=63,3	∆t₃=10,6	t_3г=73,9
2	∆'''₂₃=2	t_2с=75,9	∆'₂₂=1,4	t₂₂=77,3	∆t₂=8,4	t_2г=85,7
1	∆'''₁₂=2	t_1с=87,7	∆'₁₂=7,3	t₁₂=95,0	∆t₁=23,2	t_1г=118,2

1.4.4. Четвертое приближение

Используя новые значения температуры, уточняем вязкости щелока и распределение температур по корпусам.

х₁₂=52%; t₁₂=95,0°С=368 К; b=1,512

ν₁₂=9,61∙10^-6 м²/с

х₂₂=17%; t₂₂=77,3°С=350,3 К; b₀=0,173; b=0,653

ν₂₂=7,90∙10^-7 м²/с

х₃₂=26%; t₃₂=63,3°С=336,3 К;b₀=0,224; b=0,715

ν₃₂=1,47∙10^-6 м²/с

∆t_пол=10,6+8,4+23,2=42,2

По уточненным значениям ∆t_i составляем новую таблицу (табл.4)

Таблица 4

Приблизительный температурный режим (этап IV)

№ корпуса		∆'''_(i-1)i		Температура сокового пара, t_iс		∆'_i2		Температура кипения раствора, t_i2		∆t_i	Температура греющего пара, t_iг
3		-		t_3с=61,2		∆'₃₂=2,1		t₃₂=63,3		∆t₃=10,7	t_3г=74
2		∆'''₂₃=2		t_2с=76		∆'₂₂=1,4		t₂₂=77,4		∆t₂=8,4	t_2г=85,8
1	∆'''₁₂=2		t_1с=87,8		∆'₁₂=7,3		t₁₂=95,1		∆t₁=23,2		t_1г=118,3

Значения ∆t_i на четвертом и третьем этапе отличаются не более, чем на 0,1°С, следовательно расчет можно считать оконченным.

Уточнение распределения выпариваемой воды по корпусам установки

Приблизительный температурный режим работы выпарки, установленный на предыдущем этапе расчета, дает возможность найти все необходимые параметры для решения системы уравнений теплового баланса с целью уточнения ранее принятых расходов выпариваемой воды по корпусам установки и определения расхода греющего пара в первый корпус.

Система уравнений теплового баланса установки включает в себя уравнения теплового баланса всех корпусов установки и уравнение материального баланса установки по выпариваемой вожже.

Определяя приход и расход теплоты с материальными потоками для любого i-того корпуса, составляют уравнения теплового баланса корпусов, каждое из которых, если пренебречь потерями теплоты в окружающую среду, принимает вид:

D_iгJ_iг+G_i1с_i1t_i1=W_iJ_iс+(G_i1-W_i)с_i2t_i2+D_iкс_iкt_iк,

Где D_iг – расход греющего пара; W_i – расход сокового пара; D_iк – расход конденсата; G_i1 – расход раствора на входе в корпус; (G_i1-W_i) – расход раствора на выходе из корпуса; J_iг и J_iс – энтальпии греющего пара и сокового пара; с_i1 и с_i2 – теплоемкости раствора на входе в корпус и выходе из него; t_i1 и t_i2 – температуры раствора на входе в корпус и на выходе из него; с_iк и t_iк – теплоемкость и температура конденсата.

Таким образом, для выпарной установки из трех корпусов получаем систему, состоящую из трех уравнений теплового баланса корпусов, которую надо дополнить уравнением материального баланса установки по выпариваемой воде:

W=W₁+W₂+W₃

Для решения полученной системы уравнений в первую очередь необходимо сократить число неизвестных в ней, заменив для всех корпусов кроме первого D_iк и D_iг через W_(i-1), ибо соковый пар предыдущего корпуса W_(i-1) согласно схеме работы установки полностью используется в качестве греющего пара D_iг в последующем корпусе, который, конденсируясь в межтрубном пространстве греющей камеры аппарата, выводится из него в виде конденсата D_iк. Следовательно, для первого корпуса D_1к=D_1г, а для остальных корпусов D_iк=D_iг=W_(i-1)

Более точные выражения G_i1 и (G_i1-W_i) определяем по схеме установки. Энтальпии пара (греющего и сокового) определяем с помощью линейной интерполяции по соответствующим значениям температур [3], установленным при расчете приблизительного режима работы установки. Считая, что переохлаждение конденсата греющего пара не происходит, принимают t_iк=t_iг и при этой температуре из таблицы физических свойств воды (на линии насыщения) находим теплоемкость конденсата. Температуры раствора на выходе из корпусов t_i2 определяем из таблицы приблизительного температурного режима. Теплоемкость раствора на выходе из корпусов с_i2 и на входе в установку рассчитывают по приведенными ниже формуле по известным концентрациям х_i2 и х_н. Температуры t_i1 и теплоемкости с_i1 раствора на входе в корпуса находим через соответствующие значения t_i2 и с_i2 или с_н в соответствии с изображенной схемой установки.

Для трехкорпусной выпарной установки, схема которой представлена на рис.1 система уравнений теплового баланса принимает вид:

D_1гJ_1г+(G₀-W₂-W₃)с₁₁t₁₁=W₁J_1с+(G₀-W)с₁₂t₁₂+D_1кс_1кt_1к

D_2гJ_2г+G₀с₂₁t₂₁=W₂J_2с+(G₀-W₂)с₂₂t₂₂+D_2кс_2кt_2к

D_3гJ_3г+(G₀-W₂)с₃₁t₃₁=W₃J_3с+(G₀-W₂-W₃)с₃₂t₃₂+D_3кс_3кt_3к

W=W₁+W₂+W₃

При решении этой системы определяют: расход греющего пара в первый корпус D_1г и расход выпариваемой воды в каждом i-том корпусе W_i, которые будут уточненными величинами ранее принятых значений.

В этой системе уравнений расходы по раствору G₀ и (G₀-W_i) уточнены для каждого корпуса в соответствии с обозначениями схемы, изображенной на рисунке 1.

При решении эта система уравнений дополняется следующими условиями: D_1к=D_1г; D_2к=D_2г=W₁; D_3к=D_3г=W₂; t₁₁=t₁₂ и t₂₁=t₂₂ (так как перед подачей в эти корпуса раствор проходит через подогреватель, нагреваясь в нем до температуры кипения); t₃₁=t₂₂ (так как раствор из второго корпуса подается в третий корпус без охлаждения или подогрева); с₁₁=с₃₂ (так как щелок из корпуса 3 поступает в корпус 1 без изменения концентрации, а его теплоемкость в основном зависит от концентрации и практически не зависит от температуры); с₃₁=с₂₂ (по той же причине); с₂₁=с_н (так как в этот корпус подается исходный щелок с концентрацией х_н)

Для решения составленной системы уравнений теплового баланса занесем в таблицу известные величины.

Таблица 5

Данные для решения уравнений теплового баланса выпарки

№ п/п	Наименование величины	Размерность	Номера корпусов
№ п/п	Наименование величины	Размерность	1	2	3
1	Энтальпия греющего пара	кДж/кг	J_1г=2709,6	J_2г=2650	J_3г=2629,5
2	Энтальпия сокового пара	кДж/кг	J_1с=2654	J_2с=2632	J_3с=2609
3	Теплоемкость конденсата	кДж/кг∙К	с_1к=4,23	с_2к=4,19	с_к3=4,19
4	Теплоемкость раствора на входе в корпус	кДж/кг∙К	с₁₁=3,627	с₂₁=3,844	с₃₁=3,777
5	Теплоемкость раствора на выходе из корпуса	кДж/кг∙К	с₁₂=3,193	с₂₂=3,777	с₃₂=3,627
6	Температура конденсата	°С	t_1к=118,3	t_2к=85,8	t_3к=74
7	Температура раствора на входе в корпус	°С	t₁₁=95,1	t₂₁=77,4	t₃₁=77,4
8	Температура раствора на выходе из корпуса	°С	t₁₂=95,1	t₂₂=77,4	t₃₂=63,3

Удельная массовая теплоемкость сульфитного щелока определяется по формуле:

с=А-ах,

Где с – удельная массовая теплоемкость щелока, Дж/кг∙К; х – концентрация в массовых %; А и а – постоянные, зависящие от природы раствора: А=4061; а=16,7

Подставим в систему уравнений теплового баланса все известные значения:

D_1г∙2709,6+(10,55-W₂-W₃) 3,627∙95,1=W₁∙2654+(10,55-7,92) 3,193∙95,1+ +D_1г∙4,23∙118,3