2.3. Методика расчета однокорпусного выпарного аппарата Исходные данные

Таблица 2.1 – Исходные данные

Параметр	Значение
Расход раствора G, кг/с	1,28
Рабочая высота труб H,м	4
Начальная концентрация , %	25
Конечная концентрация , %	80
Давление , МПа	0,4
Толщина Delta, мм	2
Степень загрязнения	0,0003
Стоимость металла, руб/кг	15

Перед подачей в аппарат раствор подогревается до температуры кипения. Давление вторичного пара .

В данной работе для расчета выпарной установки был использован следующий алгоритм:

Тепловой расчет

Расход выпаренной из раствора воды в установке:

(2.1)

На 1 кг начального раствора выпарено:

(2.2)

Общая разность температур:

(2.3)

Потери общей разности температур за счет физико-химической депрессии:

(2.4)

,где

;

;

.

Средняя величина гидростатического давления:

(2.5)

Температура кипения воды:

(2.6)

Гидравлическая температурная депрессия:

(2.7)

Общая депрессия:

(2.8)

Полезная разность температур:

(2.9)

Температура кипения раствора:

(2.10)

Коэффициент теплоотдачи для пара:

(2.11)

Коэффициент теплоотдачи для кипящего раствора:

(2.12)

Сумма термических сопротивлений стенки:

(2.13)

Коэффициент теплопередачи:

(2.14)

Расход тепла:

(2.15)

Общий расход греющего пара:

(2.16)

Поверхность нагрева выпарного аппарата:

(2.17)

Гидравлический расчет

Общая длина труб:

(2.18)

Местные потери:

(2.19)

Потери по длине:

(2.20)

Общие потери:

(2.21)

Количество труб:

(2.22)

,где

Масса труб:

(2.23)

Приведенные затраты:

(2.24)

2.4.Программа расчета оптимизации выпарного аппарата Текст программы:

Program viparok;

Const

//Заданные параметры

p2=0.02;//давление вторичного пара

t_grp=158.826;//температура греющего пара

t2=60.058;//конечная температура

delta1n=22;//нормальная температурная депрессия

r=2357.513;//удельная теплота парообразования

q=78825.1098;//удельная тепловая нагрузка

ro_st=7850; //плотность материала стенки

C_st=2.912; //теплоемкость

ro_k=908.59; //плотность пара

r_r=2290;

h_izb=0.25;

ro_NaNo3=1180;

t_ksv=82.833;

lambda_k=0.68;

mu_k=0.000172;

r_k=2085766;

ro_p=1229;

mu_p=0.00094;

sigma_p=0.11;

lambda_p=0.57;

lambda_st=51.4;

Var

G,H,P1,b_0,b_k,delta,Rzgr, deltaE,delta_tp,t_kr,alfa_p,alfa_n,ro_n,b,Tp,Pp,Delta_st,SummR,Fop,k,D_par,Q1,F,Massa,Ctp,Ct,G1,G2,N1,N2,CM,CL,G_v,G_yd,delta_t0,T,delta1,delta_P,delta2,delta3: real;

w,dn,PrivZatr,Mtp,n_tr,EdeltaPtr,EdeltaPm,deltaP,dzeta,Ltr,Lz,dlia_Mtp: array [1..5] of real;

i:integer;

Begin

w[1]:=0.6;

w[2]:=1.1;

w[3]:=1.6;

w[4]:=2.1;

w[5]:=2.6;

dn[1]:=12;

dn[2]:=16;

dn[3]:=19;

dn[4]:=23;

dn[5]:=28;

//Ввод данных

Write('CM=');

Readln(CM);

Write('G=');

Readln(G);

Write('H=');

Readln(H);

Write('P1=');

Readln(P1);

Write('b_0=');

Readln(b_0);

Write('b_k=');

Readln(b_k);

Write('delta=');

Readln(delta);

Write('Rzgr=');

Readln(Rzgr);

//рассчет выпарного аппарата

G_v:=G*(1-(b_0/b_k));

G_yd:=G_v/G;

delta_t0:=t_grp-t2;

T:=t2+273;

delta1:=0.01622*sqr(T)*delta1n/r;

delta_P:=(h_izb-H/2)*ro_NaNo3*9.8;

delta2:=t_ksv-t2;

delta3:=1;

deltaE:=delta1+delta2+delta3;

delta_tp:=delta_t0-deltaE;

t_kr:=delta_tp+t2;

alfa_n:=1.21*lambda_k*Power((sqr(ro_k)*r_k*9.81/mu_k/H),(1/3));

Tp:=273+t_kr;

Pp:=delta_P+p2;

ro_n:=18*273*Pp/(22.4*Tp*0.1);

b:=0.075*(1+10/(Power(((ro_p/ro_n)+1),0.6666)));

alfa_p:=b*Power((sqr(lambda_p)*ro_p/mu_p/sigma_p/Tp),(1/3));

Delta_st:=delta/1000;

SummR:=Rzgr+Delta_st/lambda_st;

Fop:=(1/alfa_n)*Power(q,1.33)+SummR*q+(1/alfa_p)*Power(q,0.33)-delta_tp;

k:=q/delta_tp;

Q1:=G_v*r_r;

D_par:=G_yd*G;

F:=Q1*1000/k/delta_tp;

Writeln('Поверхность теплообмена F=',F:4:1);

writeln('Коэффициент теплопередачи k=',k:4:1);

writeln('Расход тепла Q1=',Q1);

For i := 1 to 5 do

Begin

Ltr[i]:=F/(3.14*dn[i]);

lz[i]:=Ltr[i]/30;

dzeta[i]:=Ltr[i]/25.3;

EdeltaPm[i]:=dzeta[i]*ro_NaNO3*((sqr(w[i]))/2);

EdeltaPtr[i]:=0.04536*(lz[i]*1000/(dn[i]/1000-delta/1000))*ro_NaNO3*((sqr(w[i]))/2);

deltaP[i]:=EdeltaPm[i]+EdeltaPtr[i];

n_tr[i]:=round(4*Q/(1.5*3.14*sqr(dn[i]/1000)*C_st*ro_st*4)+1);

Mtp[i]:=3.14*dn[i]*delta*Ltr[i]*n_tr[i]*ro_st/1000;

Massa:=2500;

Ctp:=15;

dlia_Mtp[i]:=Mtp[i]/Massa;

Ct:=Massa*Ctp;

G1:=G_v;

G2:=Q/r;

//Определение приведенных затрат

PrivZatr[i]:=1000*Ct*1000/Mtp[i]+Sqr((w[i]/1.1)-1.94)/(1+delta_st/dn[i])+sqr(dn[i]+190.24/w[i]);

Writeln('Диаметр dн= ',dn[i], ' | ' 'Скорость теплоносителя w= ',w[i], ' | ' 'Приведенные затраты= ',PrivZatr[i]);

End;

End.