Многоступенчатые выпарные установки Майоров В.В Портнов В.В

z = Ri3,25 − 3, 75Ri2,25α1i−1 + 5,165R1,25i α1i−2 − −3, 01R0i ,25α1i−3 + 0, 564Ri−0,75α1i−4 ;

dz = 3, 25Ri2,25 − 8, 44R1,25i α1i−1 + 8, 46R0i ,25α1i−2 −

−0, 75Ri−0,75α1i−3 − 0, 42Ri−1,75α1i−4 ;

Вданном случае значения геометрических, гидравлических и теплофизических параметров в комплексах E' и B2i

выбираются конкретно для каждого аппарата выпарной установки по средней концентрации и температуре кипения выпариваемого раствора.

Рекомендуется следующая последовательность операций при определении оптимальной скорости циркуляции во всех аппаратах выпарной установки:

1. В соответствующих диапазонах изменения концентрации и температуры раствора на выпарной установке вычисляют его теплофизические свойства: ρ, кг/м3; λ , Вт/(м К); ν,

м2/с и критерий Pr [4].

2. Предварительно принимают значения следующих ве-

личин:

d , м; ξПР, ηН,l,m,ξ , руб/(руб.год); ЦА , руб/м2; ЦЭЛ , руб/кВт ч; τ, ч/год.

3. Вычисляют комплексы Э, A2i ,B2i ,E'i для каждой

ступени выпаривания.

4. По формулам (175) и (174) определяют оптимальные скорости циркуляции в заданном диапазоне изменения величины коэффициента теплоотдачи при конденсации пара и строят графики функции Wопт = f(bi ) , где за постоянные па-

раметры выбраны α1i и tpi (например, для раствора Na2SO4,

рис. 16).

103

1 2 3 4 5

Рис.16 Температура раствора, °С: 1-100; 2-105; 3-110; 4-115; 5-120

D0

Рис. 17 Конструктивная схема нижней части сепаратора выпарного аппарата

104

где Q - величина теплового потока к выпариваемому раствору, Вт;

C2 - средняя теплоемкость выпариваемого раствора при средней температуре t2 , Дж/(кг К);

t'2 - температура раствора, поступающего на выпаривание, °С;

t"2 - температура раствора на выходе из теплообменных

труб греющей камеры, °С (см. раздел 4.2.5.2).

2. Вычисляют объемную производительность циркуляционного контура выпарного аппарата

3. Вычисляют приведенный коэффициент гидравлического сопротивления циркуляционного контура:

где W1 ,..., Wm - скорость движения раствора в элементах

циркуляционного контура, м/с;

WK - скорость движения раствора в трубах греющей камеры выпарного аппарата, м/с. Величину Wi определяют по уравнению неразрывности:

106

Здесь fi - площадь поперечного сечения элементов циркуляционного контура, м2. Величина fi типовых аппаратов оп-

ределяется по эталонным чертежам к каталогу-справочнику

[10].

Коэффициенты гидравлического сопротивления элементов циркуляционного контура:

ξ1' - обтекание цилиндрического тела потоком раствора

при его движении в сепараторе к выходному отверстию циркуляционной трубы (рис. 17):

где CX - коэффициент лобового сопротивления тела;

изменяется в пределах 0,63..0,82 [17];

F1 - площадь продольного сечения сепаратора за выче-

том площади трубы вскипания, м2;

SM - площадь продольного сечения трубы вскипания,

м2;

F0 - суммарная площадь продольного сечения,

F0 = F1 + SM , м2.

L - высота трубы вскипания в сепараторе, м;

D0 - внутренний диаметр сепаратора вторичного пара,

м.

В данном случае W1 = G2 (ρ2 F1 ) , м/с.

107

ξ'2 - вход раствора из сепаратора в циркуляционную

трубу

а) с внезапным сужением потока:

б) с плавным сужением потока: ξ'2 = 0,186..0, 212 . Здесь FМ - поперечное сечение циркуляционной трубы,

W2 - скорость раствора в меньшем сечении, м/с;

ξ'3 - движение раствора по горизонтальному (наклон-

ному) прямому участку циркуляционной трубы. Сопротивление трения определяют по формуле:

[8,11,17,18,30].

l - длина прямого участка, м,

d - внутренний диаметр циркуляционной трубы, м. При турбулентном режиме течения λ определяют по

формуле Блазиуса (ReЖ = 3 103..105 )

Для ReЖ =105..108 справедлива формула Никурадзе

108

ξM - коэффициент сопротивления для плавного пово-

рота потока.

Определяется из [8,11,17] в зависимости от угла поворота ϕ, радиуса изгиба трубы R0 и внутреннего диаметра

трубы d ;

ξТР - коэффициент сопротивления трения для изогну-

той трубы.

Поправка на кривизну вводится по формуле

где ξПР - коэффициент сопротивления трения для прямой трубы. Вычисляется по формуле (186);

110

f (R0 d) - функция отношения радиуса изгиба трубы R0 к ее внутреннему диаметру. Значения функции показаны в табл. 9.

Таблица 9

ξ'5 - движение раствора по прямому участку циркуля-

ционной трубы после верхнего колена. Сопротивление трению при движении в прямом участке трубы подсчитывается по формуле (186);

ξ'6 - движение раствора в отводе нижнего колена цир-

куляционной трубы. Суммарное сопротивление состоит из местного сопротивления и сопротивления трения при повороте

потока на угол ϕ = 90 0: ξ'6 = ξ'4 ; ξ'7 - движение раствора в конфузоре перед насосом с

плавным сужением потока. Суммарное сопротивление состоит из сопротивления от ускорения потока раствора и сопротивления трения и определяется по формуле [17, 20].

111