Lab_Prakt_2013_Bez_ZM
.pdf33
tc = |
tб + |
tм . |
|
|
|
|
2 |
|
|
Середня температура рідини, яку нагрівають: |
|
|||
t2c = t − |
tc . |
|
||
2. Теплофізичні властивості рідини, що нагрівається |
||||
При середній температурі |
t2с |
теплофізичні |
параметри води: |
|
в‘язкість μ [Па.с]; густину ρ [кг/м3]; |
теплоємність |
C [Дж/(кг . К)]; |
||
коефіцієнт теплопровідності рідини λ [Вт/(м . К)] визначаються за допомогою таблиць додатків.
3. Теплове навантаження і витрати пари
Теплове навантаження з урахуванням теплових втрат, Дж/с або
Вт:
Q = xGc(tк − tn ) |
(2) |
де x – коефіцієнт, що враховує втрати теплоти в навколишнє середовище; х = 1,02...1,05; G - витрата рідини, кг/с; с - теплоємність рідини, Дж/(кг.К).
Витрати пари, кг/с:
|
|
|
D = |
|
Q |
|
|
, |
|
|
|
(3) |
||
де I, i |
|
|
I −i |
|
|
|
|
|||||||
- ентальпія гріючої пари і конденсату, Дж/кг (табл.Д.9, Д.10). |
|
|||||||||||||
|
Ентальпія конденсату |
i = ctк = 4190tк |
(4) |
|||||||||||
|
|
|||||||||||||
де tк |
- температура конденсату, яка дорівнює tn - (2...3) 0С. |
|
||||||||||||
|
4. Розрахунок коефіцієнта теплопередачі. |
|
||||||||||||
|
Загальний коефіцієнт теплопередачі визначають за формулою |
|
||||||||||||
|
K0 = |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
, |
(5) |
||
|
1 |
+ |
|
δ |
+ |
1 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
α |
|
λ |
ст |
α |
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
де α1 - коефіцієнт тепловіддачі від конденсуючої пари до стінки, Вт/(м2 . К); δ - товщина стінки, м; λст- теплопровідність стінки, Вт/(м . К); α2 - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до рідини, Вт/(м2 . К).
Коефіцієнт тепловіддачі α2 |
визначається залежно від режиму |
||||||||||
руху рідини. При Re < 2300 |
|
|
|
|
|
|
|
Pr 0,25 |
|
||
Nu = 0,15Re |
0,33 |
Pr |
0,43 |
Gr |
0,1 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
, |
(6) |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Prст |
|
|
|
34
де Nu, Re, Gr - відповідно критерії Нуссельта, Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа; Prст- критерії Прандтля при температурі стінки.
При 2300 < Re < 10000 |
|
|
|
|
|
|
|
Nu = 0,008 Re0,9 . Pr0,43. |
|
(7) |
|||||
При Re > 10000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,8 |
|
0,43 |
|
Pr |
0,25 |
|
Nu = 0,021 Re |
|
Pr |
|
|
|
. |
(8) |
|
|
Prст |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
У рівняннях (1.8) – (1.10) фізичні константи треба вибирати за середньою температурою рідини.
Визначальний геометричний розмір – внутрішній діаметр
трубки dв, м. |
|
|
|
|
|
|
За знайденою величиною Nu визначається: |
|
|||||
|
α2 = Nuλ . |
|
|
(9) |
||
|
|
dв |
|
|
|
|
Розрахункове рівняння для обчислення коефіцієнта тепловіддачі |
||||||
α1: |
|
|
|
|
|
|
α1 |
= 2,04 A 4 |
|
r |
|
, |
(10) |
|
H (t – |
tст1 ) |
||||
|
|
|
|
|
||
де A - розрахунковий коефіцієнт, який залежить від фізичних властивостей плівки конденсату, r – теплота конденсації, Дж/кг; Н – висота (довжина) вертикальної трубки, м; t – температура пари, °С; tст1- температура стінки, на якій конденсується пара;
tпл = |
t + t |
ст |
(11) |
|
1 |
||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Значення A залежно від температури плівки конденсату tпл такі:
tпл |
20 |
40 |
60 |
80 |
100 |
120 |
140 |
160 |
180 |
200 |
A |
120 |
139 |
155 |
169 |
179 |
188 |
194 |
197 |
199 |
199 |
У зв‘язку з тим, що температура стінки зі сторони пари tст1 невідома, її визначають методом послідовного наближення. Для цього задаються значенням tст1, яке знаходиться між tP і tс; при цьому tст1 буде ближче до tP.
Задану температуру перевіряють за рівнянням
t |
ст1 |
= t − |
K |
t |
C |
, |
(12) |
|
α |
||||||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
де K = K0 .ϕ -розрахунковий коефіцієнт теплопередачі.
Різниця між заданою і розрахунковою температурами повинна бути не вища 1°С.
35
|
Дано: |
Розв’язок |
За |
|||
|
|
|
|
|
|
температурою |
|
|
|
|
|
|
t2c визначити |
|
|
|
|
|
|
теплофізичні |
|
|
|
|
|
|
властивості |
|
|
|
|
|
|
води за |
|
|
|
|
|
|
таблицями |
|
|
|
|
|
|
|
|
Знайти: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
36
Відповідь:
37
Задача 3.5
Визначити концентрацію розчину після кожного корпусу трикорпусної випарної установки, якщо початкова концентрація розчину X, початкова кількість розчину G, маса випареної води в кожному корпусі відповідно W1, W2, W3.
Початкові дані вибрати із таблиці.
|
|
|
|
|
|
Таблиця |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Передостання |
Задані величини |
Остання |
Задані величини |
||||
цифра шифру |
G, т/год |
Х, % мас |
цифра |
W1, |
W2, |
|
W3, |
|
|
|
шифру |
т/год |
т/год |
|
т/год |
0 |
21 |
13 |
0 |
4,0 |
3,5 |
|
3,0 |
1 |
17 |
16 |
1 |
4,2 |
4,0 |
|
3,4 |
2 |
28 |
15 |
2 |
4,5 |
4,2 |
|
4,1 |
3 |
19 |
14 |
3 |
3,8 |
3,2 |
|
3,0 |
4 |
20 |
14,5 |
4 |
4,5 |
4,0 |
|
3,8 |
5 |
21 |
15 |
5 |
3,8 |
3,7 |
|
3,2 |
6 |
16 |
13 |
6 |
3,6 |
3,0 |
|
2,5 |
7 |
25 |
15,5 |
7 |
4,3 |
4,0 |
|
3,8 |
8 |
23 |
12 |
8 |
4,8 |
4,2 |
|
3,7 |
9 |
24 |
12,5 |
9 |
5,0 |
4,5 |
|
4,2 |
Вказівки. Нарисувати схему випарної установки з нанесенням матеріальних потоків. Розрахунок виконується на основі матеріального балансу.
1. Розрахунок концентрації розчину в корпусах.
Перед початком розрахунку рисують принципову схему випарної установки з позначенням матеріальних і теплових потоків.
При визначенні концентрації розчину після кожного корпусу випарної установки користуються співвідношенням
Б і |
= |
|
S X |
|
|
|
|
S − ∑n |
W . |
(1) |
|||
|
|
|
||||
|
|
|
i =1 |
|
|
|
Дано: |
|
Розв’язок |
|
|
|
|
Знайти:
38
39
Відповідь:
Задача 3.6
Знайти повну tп і корисну tк різниці температур у корпусах трикорпусної випарної установки при відомих температурних
депресіях у кожному корпусі |
1, |
2, |
|
3 і втратах температур у |
|||||||
паропроводах |
0. Тиск гріючої пари р, |
температура вторинної пари |
|||||||||
відповідно tвт1, tвт2, tвт3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Початкові дані вибрати із таблиці. |
|
|
|
Таблиця |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Передо- |
|
Задані величини |
|
|
|
Остання |
Задані величини |
||||
стання цифра |
|
р·10-5. |
1, |
2, |
3, |
0, |
|
цифра |
tвт1, |
tвт2, |
tвт3, |
шифру |
|
Па |
°С |
°С |
°С |
°С |
|
шифру |
°С |
°С |
°С |
0 |
|
2,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
1,0 |
|
0 |
125 |
115 |
101 |
1 |
|
4,0 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
1,5 |
|
1 |
123 |
110 |
100 |
2 |
|
3,0 |
0,5 |
1,5 |
2,5 |
0,5 |
|
2 |
120 |
112 |
99 |
3 |
|
3,3 |
1,0 |
1,0 |
2,0 |
2,0 |
|
3 |
124 |
114 |
102 |
4 |
|
3,5 |
1,0 |
2,0 |
2,5 |
1,0 |
|
4 |
127 |
117 |
103 |
5 |
|
1,8 |
1,0 |
1,5 |
3,0 |
0,5 |
|
5 |
123 |
112 |
95 |
6 |
|
2,0 |
0,5 |
2,0 |
2,0 |
1,0 |
|
6 |
122 |
110 |
102 |
7 |
|
2,3 |
0,5 |
1,0 |
2,5 |
1,5 |
|
7 |
124 |
114 |
89 |
8 |
|
2,7 |
1,0 |
1,0 |
1,5 |
0,5 |
|
8 |
121 |
111 |
98 |
9 |
|
2,9 |
0,5 |
2,0 |
3,0 |
1,0 |
|
9 |
126 |
112 |
90 |
Вказівки. Виконати схему установки з позначенням температур кипіння розчину в корпусах, температур гріючої пари, корисних різниць температур у корпусах і повної різниці температур.
Порядок розрахуноку температурного режиму випарних апаратів
Основна мета розрахунку температурного режиму випарної установки - розподілити сумарну корисну різницю температур по окремих корпусах:
n |
|
∑ t =tn −tk −∑ ; |
(1) |
1
40
де tn - температура гріючої пари, яка йде на 1-й корпус; tk - температура вторинної пари при вході в конденсатор; ∑ - сумарні температурні втрати в
усіх корпусах випарної установки.
Температурні втрати під час випарювання складаються з температурних втрат від фізико-хімічної температурної депресії ф, втрат від гідростатичної депресії r та втрат температур у паропроводах між корпусами с спричинених гідравлічними опорами.
Сумарна корисна різниця температур розподіляється, виходячи із заданих температур вторинної пари. Для визначення
температурного режиму випарної установки знаходять: |
|
температуру гріючої пари в і-му корпусі |
|
tnі = tвт і-1 - сі-1 |
(2) |
температуру кипіння розчину в і-му корпусі |
|
tpi = tвті + ( фі + ri ); |
(3) |
корисну різницю температур |
|
tкi = tni - tpi. |
(4) |
За температурами гріючої і вторинної пари |
знаходять їх |
ентальпію Іі і теплоту конденсації (пароутворення) ri і заносять у таблицю.
Величина, її позначення та |
|
Корпус |
|
|
одиниці виміру |
|
1 |
2 |
3 |
Температура, 0С: |
|
|
|
|
гріючої пари, tn |
|
|
|
|
вторинної пари, tвт |
|
|
|
|
Температура кипіння розчину, tр |
|
|
|
|
Корисна різниця температур, |
t |
|
|
|
Ентальпія, Дж/кг: |
|
|
|
|
гріючої пари, І′′ |
|
|
|
|
вторинної пари, І′ |
|
|
|
|
Теплота конденсації, r, Дж/кг |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дано: Розв’язок
41
Знайти:
42
Відповідь: