4.1.8 Распределение полезной разности температур

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:

, (4.17)

где Δt_{п j}, Q_j, K_j — соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи для j-го корпуса.

Подставив численные значения, получим:

Δt_п1=37,2*(2276/1538)/(2276/1538+2200/1250)=37,2*1,48/(1,48+1,76)=17,12град

Δt_{п 2}=37,2*1,65/(1,76+3,24)=20,08 град

Проверим общую полезную разность температур установки:

Σ Δt_п= Δt_п1 +Δt_п2 =17,12+20,08=37,2 град.

Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

F₁=2276*10³/(1538*17,10)=86,44 м²

F₂=2200*10³/(1250*20,20 )= 87,65 м²

Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности F_ор. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб). Сравнение распределенных из условий равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур представлено в таблице 4.6.

Таблица 4.6 – Значение полезной разности температур

Значения Δtп	Корпус
	1	2
Рассчитанные в 1-м приближении значения Δtп, град	17,12	20,08
Предварительно рассчитанные значения Δtп, град	13,98	23,22

4.2 Второе приближение

Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в 1-м приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные из условий равенства поверхностей теплопередачи аппаратов.

4.2.1 Уточненный расчет поверхности теплопередачи

В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в первом приближении происходит только в 1-м корпусе (где суммарные температурные потери незначительны), во втором приближении принимаем такие же значения Δ', Δ" и Δ₃"'для каждого корпуса, как в первом приближении. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены ниже в таблице 4.7.

Таблица 4.7 – Параметры процесса выпаривания.

Параметры	Корпус
	1	2
Производительность по испаряемой воде w, кг/с	1	1,05
Концентрация растворов х, %	18,4	38
Температура греющего пара в 1-м корпусе tг1, 0С	142,9	-
Полезная разность температур Δtп, град	17,12	20,08
Температура кипения раствора tк=tг- Δtп , °С	125,78	99,04
Температура вторичного пара tвп= tк-( Δ'+ Δ"), °С	120,2	76,4
Давление вторичного пара Рвп, МПа	0,1988	0,0392
Температура греющего пара tг= tвп - Δ"', 0С	-	121,26

Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт) (по уравнениям):

Q1=1,03*[3,056*3,45*(125,78-123,74) + 1 *(2709-4,19*125,78)] = 2270 кВт

Q2=1,03*[2,056*3,14* (99,04-125,78) + 1,05*(2639-4,19*99,04)] =2228 кВт

Расчет коэффициентов теплопередачи, выполненный описанным выше методом, приводит к следующим результатам: К₁ = 1605 Вт/(м²*К); К₂ = 1298 Вт/(м²*К).

Распределение полезной разности температур:

Δt_п1=37,2*(2270/1605)/(2270/1605+2228/1298)=37,2*1,4/(1,4+1,7)=16,8град

Δt_{п 2}=37,2*1,7/(1,7+1,4)=20,4 град

Сравнение полезных разностей температур Δt_п, полученных во 2-м и 1-м приближениях, приведено в таблице 4.7.

Таблица 4.7 – Распределение полезной разности температур

Значения Δtп	Корпус
	1	2
Рассчитанные во 2-м приближении значения Δtп, град	16,8	20,4
Рассчитанные в 1-м приближении значения Δtп, град	17,12	20,08

Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

F₁=2270*10³ /(1605*16,8 )=84,2 м²;

F₂=2228*10³ /(1298*20,4)=84,1 м².

В соответствии с ГОСТ 11987 выбираем выпарной аппарат [1].

Характеристики аппарата представлены в таблице 4.8.

Таблица 4.8 – характеристики выпарного аппарата

Характеристика, обозначение	Значение
Номинальная поверхность теплообмена, F	125 м2
Диаметр труб, d	38*2 мм
Высота труб, Н	4 м
Диаметр греющей камеры, dк	800 мм
Диаметр сепаратора, dс	1400мм
Диаметр циркуляционной трубы, dн	300 мм
Общая высота аппарата, На	9800 мм
Масса аппарата, Ма	18110 кг