Сумма гидродинамических депрессий

По температурам вторичных паров определим их давления. Они равны соответственно (в МПа): P_вп1= 0,745;Р_вп2= 0,378;Р_вп3= 0,0154.

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности. Давление в среднем слое кипящего раствор Рср каждого корпуса определяется по уравнению

(4.3)

где Н—высота кипятильных труб в аппарате, м; р—плотность кипящего раствор кг/м³;—паронаполненне (объемная доля пара в кипящем растворе), м³/м³.

Для выбора значения Ннеобходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппаратаF_ор.При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией (q= 2000 – 50000 Вт/м², аппаратов с принудительной циркуляциейq= 40000—80000 Вт/м². Примемq= 40000 Вт/м². Тогда поверхность теплопередачи 1-го корпуса ориентировочно равна:

где r₁ —теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.

По ГОСТ 11987—81 [2] (см. Приложение 4.2) трубчатые аппараты с естествен циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2) состоят из кипятильных труб высотой 4 и 5 м при диаметре d_н= 38 мм и толщине стенки_cт= 2 мм. Примем высоту кипятильных трубH= 4 м.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение составляет = 0,4—0,6. Примем= 0,5. Плотность водных растворов, в том числе раствора КОН (см. Приложение 4.3), при температуре 15 °С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:

₁= 1062 кг/м³,₂= 1104 кг/м³,₃= 1399 кг/м³.

При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменение её с повышением температуры от 15°С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения .

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты и рения растворителя [1]:

P, МПа	t,C	r, кДж / кг
P1ср = 0,755	t1ср = 168,0	rвп1= 2068
P2ср= 0,389	t2ср = 142,8	rвп2= 2140
P3ср= 0,0291	t3ср= 69,3	rвп3= 2340

Определим гидростатическую депрессию по корпусам (в °С):

Сумма гидростатическихдепрессий

Температурную депрессию ^определим по уравнению

(4.4)

где Т— температура паров в среднем слое кипятильных труб, К;—температурная депрессия при атмосферном давлении [3] (см. Приложение 4.4). Находим значение^/по корпусам (в °С);

Сумма температурныхдепрессий

Температуры кипения растворов в корпусах равны (в °С):

4.1.3. Полезная разность температур

Общая полезная разность температур равна:

Полезные разности температур по корпусам (в °С) равны:

. Тогда общая полезная разность температур

Проверим общую полезную разность температур:

4.1.4. Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

(4.8)

(4.9)

(4.11)

где 1,03 — коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду; C₁, C₂,C₃ —теплоемкости растворов соответственно исходного в первом и во втором корпусах, кДж/(кгК) [3];Q_1конц,Q_{2 конц},Q_{3 конц}— теплоты концентрирования по корпусам, кВт;t_н —температура кипения исходного раствора при давлении в 1 -м корпусе;(где— температурная депрессия для исходного раствора);

где — производительность аппаратов по сухому КОН, кг/с;— разность ин­тегральных теплот растворения при концентрацияхи,кДж/кг [З]. Тогда

Решение этой системы уравнений дает следующие результаты:

Результаты расчета сведены в таблицу:

Параметр	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде, w, кг/с	3,04	3,21	3,47
Концентрация растворов x,%	6,8	11,3	40,0
Давление греющих паров Pr,МПа	1,079	0,7242	0,3694
Температура греющих паров tr,C	183,2	166,3	140,6
Температурные потери , град	3,77	6,14	33,83
Температура кипения раствора tк,С	170,07	146,74	87,43
Полезная разность температур tп, град	13,13	19,56	53,17

Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом

корпусе от предварительно принятых (w₁= 2,95 кг/с, w₂= 3,24 кг/с, w₃= 3,53 кг/с) не превышает 3 %, поэтому не будем пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам. Если же расхождение составит более 5 %, необходимо заново пересчитать концентрации, температурные депрессии и температуры кипения растворов, положив в основу расчета новое, полученное из решения балансовых уравнений, распределение нагрузок по испаряемой воде.