10.1 Безитерационный декомпозиционный метод расчета разомкнутой хтс

Рассмотрим пример декомпозиционного безитерационного метода расчета разомкнутой ХТС, представленной на рисунке 10.3. В расчете по заданным входным параметрам нагреваемой воды и отходящих газов требуется определить конструктивные и технологические параметры кожухотрубчатого теплообменника и скруббера.

Порядок расчета

1. Задание исходных данных:

- начальная температура газового потока;

- массовый расход газового потока;

- начальная температура воды;

- массовый расход воды (принимается исходя из нужд производства);

- конечная температура воды (принимается исходя из нужд производства);

- температура орошающей воды;

- зависимость теплоемкости воды от температуры;

- зависимость теплоемкости газового потока от температуры;

- начальная массовая концентрация твердой фазы в газовом потоке;

- конечная массовая концентрация твердой фазы в газовом потоке (принимается в соответствии с экологическими нормами);

- зависимость равновесной концентрации твердой фазы в газовом потоке от концентрации твердой фазы в жидкости;

- начальная массовая концентрация твердой фазы в орошающей воде;

- конечная массовая концентрация твердой фазы в орошающей воде (задаётся с учётом зависимостии вязкости получаемого раствора);

- начальная массовая концентрацияNO₂в газовом потоке;

- конечная массовая концентрацияNO₂в газовом потоке (принимается в соответствии с экологическими нормами);

- зависимость равновесной концентрацииNO₂в газовом потоке от концентрацииNO₂ в жидкости.

2. Определение выходных параметров 1-го элемента ХТС и входных параметров 2-го:

;;;;;

;;;;.

Где: - коэффициент и поверхность теплопередачи кожухотрубчатого теплообменника.

3. Определение выходных параметров 2-го элемента ХТС:

;;;.

;;;;;

Определим температуры газа и орошающей воды на выходе из скруббера принимая в первом приближении, что они равны:

.

Рис. 10. 3. Схема утилизации тепла и очистки отходящих газов, представленная ТО (а) и потоковым графом (б)

10.2 Итерационный декомпозиционный метод расчета замкнутой хтс

Рассмотрим пример декомпозиционного итерационного метода расчета замкнутой ХТС, представленной на рисунке 10.4.

Рис. 10.4. Схема утилизации тепла и очистки отходящих газов, представленная ТО (а) и потоковым графом (б)

Исходные данные и граничные условия расчета: ;;;

Задаваемые или принимаемые значения исходных данных:

• - задается из условия предотвращения конденсации паров на выходе газа из трубного пространства кожухотрубчатого теплообменника;

• - задается из условия создания достаточной движущей силы на выходе газа из трубного пространства кожухотрубчатого теплообменника (рекомендуется принимать на 3,С выше, чем);

• на первом шаге итерации ();

• ,задаемся исходя из предварительного расчета гидродинамики пенного слоя,F– исходя из конструктивных соображений;

• - задаемся исходя из предварительного расчета гидродинамики пенного слоя;

• - задаемся исходя из потребности в горячей воде; в процессе расчета корректируется в зависимости от получаемого значения.

1. ;;;;;;.

2. ;.

3. с учётом равенстваполучим.

4. Система уравнений, описывающая процесс теплопередачи в скруббере 4:

При составлении системы уравнений были сделаны следующие допущения и упрощения:

• температура пенного слоя определяется температурой орошающей жидкости ;

• температура газа на выходе из скруббера на 3 градуса выше температуры орошающей жидкости (исходя из опыта эксплуатации аналогичных аппаратов);

• гидродинамический режим пенного слоя близок к режиму идеального перемешивания.

С учетом сделанных допущений в системе уравнений остается всего два неизвестных параметра: и.

Решая последовательно и итерационно уравнения п.п. 1-4 можно найти искомые параметры расчета: - произведение коэффициента теплопередачи на поверхность теплопередачи кожухотрубчатого теплообменника и коэффициент кратности циркуляции -, обеспечивающий отсутствие конденсации на выходе газа из теплообменника 1.

Составив расчетную модель можно приступать к оптимизации технологической схемы.