2.Теоретические данные

Судовые испарительные установки предназначены для приготовления из морской воды дистиллята, используемого для пополнения котловой воды (утечек пара и конденсата) и на санитарно-бытовые нужды.

Концентрацию солей в воде (S) измеряют в процентах (%), промиллях (1‰ = 0,1%) или градусах Брандта (°Бр). Промилле - тысячная часть, т.е. ко­личество грамм солей в одном килограмме воды. Один градус Брандта соответствует содержанию в воде хлоридов, эквивалентных 10 мг/л NaCl. Пример: 3,5% = 35‰= 3500°Бр - это средняя соленость морской воды. Соленость котло­вой воды не должна превышать 0,05°Бр, питьевая вода содержит около 20°Бр.

Испарительные установки подразделяются на поверхностного типа и бесповерхностного. В испарителях поверхностного типа для нагрева и испарения воды имеются греющие элементы (змеевики), по которым пропускают греющую среду (пар или др.), бесповерхностного - нет греющих элементов. В них в корпус испарителя подается предварительно нагретая морская вода, температура которой на 4 ÷ 10° выше температуры насыщения, соответствующей поддерживаемому в корпусе испарителя давлению. Таким образом часть "перегретой" воды испаряется, а температура оставшейся части сразу снижается до температуры насыщения. Образующийся в испарительных установках пар (называемый вторичным) конденсируется в охладителях. Соленость морской воды в корпусе испарителя в процессе его работы постоянно повышается, поэтому часть ее (разность поступившей и испарившейся) удаляют за борт во избежание накипеобразования, снижающего коэффициент теплопередачи и производительность испарителя.

Отношение количества рассола, продуваемого за борт, к количеству вто­ричного пара (производительности) принято называть коэффициентом продувания

= = , где

G_p- масса продуваемого рассола;

Д₂- масса полученного дистиллята;

S_o - соленость морской воды;

S_р- соленость рассола.

3. Порядок выполнения работы

Изучить опытную установку, руководствуясь ее рабочей схемой (см. схему установки рис.26)

Рис.26. Принципиальная схема испарительной установки

1 - испаритель; 2 - охладитель; 3 - мерный бак; 4 - сборник конденсата; 5 - конденсатоотводчик; 6 - расходомер греющего пара; 7 - сепаратор пара.

Подготовить протокол испытаний (табл.5.3) для вписывания данных.

После осмотра и подготовки (совместно с лаборантом) испарительной установки к работе открыть греющий (первичный) пар на испаритель и установить требуемый режим работы.

Снять и занести в протокол испытаний требуемые данные (см. табл.5.3).

4. Последовательность расчета

Определяется производительность испарителя Д₂⁼

Определяется коэффициент продувания ε=

Рассчитывается количество продуваемого рассола G_p=Д₂* ε , кг/ч

Определяется среднее расчетное давление рассола, учитывающее высоту кипящего слоя. В результате действия гидростатического эффекта температура насыщения пара в нижних слоях рассола выше, чем в верхних

Р_р = Р₂ + ∆Р_г , бар ,

где ∆Р_r = 0.5g* h *x *ρ_p 10^-5, МПа;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

ρ_р - плотность рассола, кг/м³;

h - высота греющих элементов испарителя, м;

х= (0,3 ÷ 0,5)*h - приведенный уровень кипящего рассола, м.

Определяется средняя расчетная температура кипящего рассола

t_p=t₂+∆t_p+∆t_г , ⁰С ,

где t₂ - температура насыщения вторичного пара;

∆t_p = - поправка на температурную депрессию;

∆t_г =t^'_H2 –t_H2 - поправка, учитывающая гидростатический эффект;

t^'_H2=f (P_p) - соответствующая давлению P_p температура насыщения (определяется по P_p из табл.3).

Рассчитывается количеств тепла, затраченное на получениеД₂,кг дистиллята

Q₀=Д₂[(1+ε)*С_po*(t_p-t₀)+r₂], кДж/час,

где С_pо =4,19 - средняя теплоемкость питательной воды;

r₂ – теплота преобразования вторичного пара (по Р₂ из табл.3) .

Определяется коэффициент теплопередачи от греющей среды к кипящему рассолу

К= , Вт/м²с,

где Ф= , Вт – тепловой поток;

F = 5,7 м² – поверхность теплообмена змеевиков;

∆t=t _н1-t_p, °С - средняя разность температур греющего пара и кипящего рассола.

Рассчитывается расход греющего пара G₁= , ,

где i₁ i₂, - энтальпия греющего пара и конденсата;

η|= 0,98 - коэффициент, учитывающий потери тепла.

Определяется коэффициент продуктивности испарительной установки μ=

Составляется уравнение теплового баланса

G^*₁*(i₁-i_к)*η=Д₂[(1+ε)*С₀*(t_p –t₀)+r₂],

G^*₁- расход греющего пара по расходомеру, кг/ч.

5. Контрольные вопросы

Объяснить схему и принцип действия испытуемого испарителя.

Как определяется количество продуваемого рассола?

Как определить количество тепла, необходимого для получения одного килограмма дистиллята?

Как определить количество тепла теряемого испарителем в окружаю­щую среду?

От каких факторов зависит коэффициент теплопередачи?

Каковы особенности работы вакуумных испарителей?

6. Содержание и оформление отчета

Отчет включает в себя:

Титульный лист (по принятому образцу).

Четкое изложение цели работы.

Расчетные формулы, таблицы опытных и расчетных величин.

Четкие письменные ответы на контрольные вопросы.

Таблица 3 Параметры сухого насыщенного пара

Р, МПа	0,1	0,15	0,2	0,25	0,30	0,35	0,40	0,45	0,50
tн , 0С	99,63	111,4	120,2	127,4	133,5	138,9	143,6	147,9	151,8
r2 , кДж/кг	2258	2227	2202	2182	2164	2148	2134	2121	2108
i1 , кДж/кг	2676	2694	2707	2717	2726	2732	2738	2744	2748
ik , кДж/кг	417,5	467,1	504,7	535,4	561,4	584,3	604,7	623,2	640,1

Таблица 4 Зависимость плотности рассола от его солености

Sр,°Бр	0	2000	4000	6000	8000	10000	12000	14000
ρр, кг/м3	1000	1015	1030	1047	1061	1077	1093	1108

Таблица 5. Протокол испытаний

№	Наименование параметра	Обозн.	Ед. изм.	опыт
				№1	№2
1	Показания мерного бачка: в начале опыта в конце опыта	К1 К2	кг кг
2	Время между замерами	τ	с
3	Соленость: дистиллята рассола	Sд Sр	°Бр °Бр
4	Греющий (первичный) пар: температура давление расход	t1 P1 G*1	°С МПа кг/ч
5	Питательная вода : температура соленость	t0 S0	°С °Бр
6	Вторичный пар: давление	P2	МПа
7	Высота греющих элементов	h	м
8	ТАБЛИЧНЫЕ ДАННЫЕ
	Греющий пар: - температура насыщения (по P1из табл.3) - энтальпия (по P1 из табл. 3): пара конденсата	tH1 i1 iк	С ° кДж/кг
9	Вторичный пар:
	- температура насыщения (по Р2 из табл.3)	tH2	°С
	- теплота парообразования (то же)	r2	кДж/кг
10	Плотность рассола (по Sр из табл.4)	ρp	кг/м3

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Ермилов В.П. Теплообменные аппараты и конденсационные установки -Л..'Судостроение, 1974 .

2.3авиша В.Б., Декин Б.П Судовые вспомогательные механизмы и системы. -М.: Транспорт, 1984 . -358 с.

3. Регистр СССР. Правила классификации и постройки морских судов -Л.: Транспорт, 1985 .-928с.

4. Харин В.М., Декин Б.П Судовые вспомогательные механизмы и системы. М.: Транспорт, 1992. – 320с.