Расчет комплексов а1 и а2.

Для расчета этих величин необходимо задаться высотой труб в греющей камере выпарного аппарата в пределах от 2 до 6м. Лучше посмотреть высоту труб в аппаратах по каталогам [6,11]. Еще лучше принять ориентировочное значение коэффициента теплопередачи в первом корпусе на уровне , а именно:= 1800, тогда соответствующая поверхность теплообмена будет (значениеQ₁ берем из пункта 6 данного расчета^*):

В каталогах [6,10,11] имеется вертикальный аппарат с вынесенной греющей камерой:

F = 63м² ; высота труб Н = 4м; диаметр труб. Материал – сталь ОХ21H5T, теплопроводность стали [3].

Для вертикальных труб предварительно находим по таблице 2.1 Приложения 2 данного пособия:

	Температура
	T1=138	T2=100,2
Теплопроводность конденсата	0,685	0,683
Плотность конденсата	928	958
Вязкость конденсата	204	282
Теплота парообразования	2156	2258

При расчете комплексов А₁ и А₂ величину r необходимо подставлять в Дж/кг!

Тогда

Расчет величин b01 и b02.

Эти величины рассчитываются по формулам:

Для I корпуса

Для II корпуса

Здесь и- рабочие давления в корпусах, бар.

Относительные коэффициенты теплоотдачи в корпусах I и II для водных растворов неорганических веществ находим по формуле:

Для I корпуса молярная масса раствора М₁ (при концентрации а₁ = 0,215 кг/кг) рассчитывается с помощью формулы

, гдеи– молярные массы вещества и воды.

Для (NH₄)₂SO₄ значение .

Для II корпуса M₂:

Кинематическая вязкость воды при температуре ее кипения под атмосферным давлением равна(естественно, одна и та же при расчетеразных корпусов)

Кинематические вязкости растворов инаходим при их температурах кипения под атмосферном давлением в зависимости от концентрации (эти зависимости для двух веществ представлены на рис. П.5.3):

Отношение в корпусах согласно правилу Бабо зависит лишь от концентрации раствора. Константа Бабо для раствора воII корпусе найдена ранее в пункте 2 расчета: .

Рис. П.5.3. Зависимость вязкости ν, м²/с (×10⁶) кипящих под атмосферным давлением растворов (NH₄)₂SO₄ и NaOH от концентрации [2].

В I корпусе при концентрации a₁ = 21,5% температура кипения при атмосферном давлении равна 101,8. Соответствующее этой температуре давление насыщенного водяного параP_s = 1,12 атм, и константа Бабо в I корпусе равна .

Тогда

5. Расчёт потоков ивыпаренной воды в корпусах

Подставляя в формулу (9.20а) из [1] выражение получаем тепловой баланс дляII корпуса в виде:

из которого получаем выражение для расчета :

Теплоемкость с₀ для 14% водного раствора (NH₄)₂SO₄ находим [2] при температуре t₁ = 103,7: с₀ =3,72– найдена интерполяцией.

Итак, , следовательно.

6. Определение тепловых нагрузок в корпусах

В I корпусе (по формуле (9.19) из [1]) находим

Во II корпусе (по левой формуле (9.20) из [1]):

7. Расчёт поверхности теплообмена в корпусах и соответствующее ей распределение по корпусам, т.е. значенияи.

Находим F по (9.28а) из [1] для 2-х корпусной установки:

=

Находим F методом последовательной итерации, приняв F = 60 м².

F					F'
60	3,914868	1564,165	17,56733	2429,035	56,02334
56,02334	3,826394	1600,332	16,74397	2315,188	55,11692
55,11692	3,805645	1609,057	16,55387	2288,903	54,91202
54,91202	3,800924	1611,056	16,51076	2282,943	54,8658
54,8658	3,799857	1611,508	16,50104	2281,598	54,85538

Итак, F = 54,86 м².

С этой поверхностью теплообмена в корпусах находим разности температур в каждом корпусе; соответствующие тепловым нагрузкам Q₁ и Q₂ и условиям теплообмена:

Проверка правильности расчетов:

Полученная сумма точно совпадает с суммарной полезной разностью температур . При небольшом расхождении (до 1) разницу следует распределить междуи, пропорционально их величинам.

8. Определение параметров ведения процесса по найденным и

Для этого заполняем таблицу окончательного варианта I приближения при значениях инайденных выше при полученнойF (см. пункт 4 – порядок заполнения таблицы).

9. Уточнение величин ии тепловых нагрузок в корпусах

Уточняем величины W₁ (из баланса II корпуса – см.пункт 5 этого расчета) и W₂.

Итак, , следовательно

Тепловые нагрузки:

В I корпусе

Во II корпусе

10. Проверка правильности расчёта

Находим расхождения в значениях Q_i по предварительному и окончательному вариантам I приближения:

Расхождения не превышают обусловленной погрешности в 5%.

При большем расхождении в значениях Q_i для какого-либо корпуса необходима корректировка параметров ведения процесса. В этом случае расчёт проводят заново, ориентируясь на найденные в пункте 9 значения Wi, установленные в пункте 8 параметры процесса, уточненные температурные депрессии с учетом давлений в корпусах, а следовательно и . Вычисляют новые значения комплексов А_i и B_0i и вновь решают уравнение (9.28) – находят F. С учетом нового значения поверхности теплообмена отыскивают распределение по корпусам. После реализации пунктов 8 и 9 этого алгоритма вновь сравнивают новыеQ_i с полученными в предыдущем расчёте и делают вывод о целесообразности следующего приближения.

Найденная поверхность теплообмена каждого корпуса F = 54,86 м² является окончательной.

Зная F, по каталогам [6,11] подбирается ближайший больший выпарной аппарат с высотой труб Н = 4м (так как это значение Н использовали при расчете A₁ и A₂) и толщиной стенок труб (тоже было принято в расчете).

Выбранный ранее (см. пункт 4 этого расчета) выпарной аппарат с вынесенной греющей камерой (F = 63м² ; высота труб Н = 4м; диаметр труб ) подходит.

Рекомендуется превышение поверхности теплообмена выбранного аппарата по сравнению с рассчитанной на . В нашем примере запас в поверхности теплообмена составляет:

, что вполне допустимо.

Расход греющего пара в I корпусе находим по формуле (9.13) учебника [1]:

.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6