I. Тепловой расчет водоопреснительной установки

1. Расчет питания и продувания испарителя.

В данном разделе требуется определить G_o, S_p, G_пр.

G_o определяем по формуле G_o=G₂(1+). = 3÷4. Принимаем  = 4.

G_o=600 кг/час*(1+4)=3000 кг/час = 0,83 кг/с

Зная G_o определим G_пр:

G_пр= G_o – G₂ = 3000 кг/час – 600 кг/час = 2400 кг/час = 0,66 кг/с

По найденным параметрам найдём солёность рассола S_p:

S_p= S_о(G_o/ G_пр)

S_p=3300 ^оБр(3000/2400) = 4125 ^оБр

2. Тепловой расчёт испарителя.

В данном разделе требуется определить t_p, Q, G_г, F, n, где: F – площадь теплообмена, n – количество трубок.

2.1. Температура рассола

Температуру рассола найдем по следующей формуле:

t_p=t₂+t_д+t_г, где: t₂ – температура насыщения при давлении P₂, t_д – поправка на температурную депрессию, t_г – поправка на гидростатический эффект.

По таблице _{сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (по давлениям) [2, табл.10 стр 54.]} при Р₂ = 0,01 МПа определяем t₂.

t₂=48,672 ^оС.

t_д = S_p/8000 = 4125/8000=0,51 ^оС

t_г = 2 ÷4 ^оС. Принимаем t_г = 3 ^оС.

t_p= t₂+t_д+t_г =48,672+0,51+3= 52,182 ^оС

2.2. Количество тепла, необходимое для нагрева и испарения рассола.

Q=Q_нагр+Q_исп

Количество тепла, необходимое для нагрева рассола найдем по формуле:

Q_нагр=G₀*C₀(t_p-t₀)

C₀ определим по таблице теплоемкостей. С₀= 3926 Дж/кг*К

t₀ определим по формуле t₀=t_w1+(510)^oC =15+8=23^оС

Имея все составляющие основной формулы найдем Q_нагр:

Q_нагр= G₀*C₀(t_p-t₀)= 0,83 *3926(52,182 - 23) = 95091,88 Вт = 95,091 кВт

Q_исп найдем по формуле Q_исп=G₂r, где r-теплота образования вторичного пара, определяемая по таблице _{сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (по давлениям) [2, табл.10 стр 54.]} при Р₂ = 0,01 МПа, r=2392,1 кДж/кг.

Q_исп= G₂r = 0,16кг/с*2385,22 кДж/кг = 381,64 кВт

Q= Q_нагр+Q_исп = 95,091 кВт +381,64 кВт = 476,731 кВт

2.3. Площадь поверхности теплообмена в испарителе.

Площадь поверхности теплообмена в испарителе найдем по формуле Q=F*K*t;

F=Q/K*t

Где t – средний логарифмический температурный напор, который определяется формуле:

t_б=t_г1-t_o=70 - 23 = 47 ^оС

t_м= t_г2-t_р= 54 – 52,182 = 1,818 ^оС

t= (47-1,818)/2,3g(47/1,818) = 13,91 ^оС

К – коэффициент теплопередачи от греющей среды к кипящему рассолу.

₁ - коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара или греющей воды к стенке трубы, рассчитываем по формуле:

Вт/м²⁰С

где d – наружный диаметр трубы в м (см. ниже)

- коэффициент теплопроводности греющей пресной воды, принимаем равным 0,667 Вт/(м²*К)

Nu – критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность теплоотдачи, определим по формуле:

где Re – критерий Рейнольдса, определяемый из выражения:

где  - скорость греющей воды в межтрубном пространстве - измеряется в м/с. 0,6÷0,95 Принимаем 0,8 м/с

d – наружный диаметр трубы

 - коэффициент кинематической вязкости греющей пресной воды. Принимаем 4,78*10^-7 м²/с

Pr – критерий Прандтля, характеризующий физические свойства жидкости. Принимаем Pr =2,55

коэффициент теплопроводности металла, из которого изготовлены трубы испарителя, принимаем равным 370 Вт/(м²*К), что соответствует меди (трубы испарителя медные).

_отл - поправочный коэффициент, учитывающий снижение коэффициента теплопередачи вследствие образования отложений, принимаем равным 0,75.

 - толщина стенки трубы. Принимаем равной 0,00124 м

q_т – удельный тепловой поток, принимаем равным 21 кВт/м².

₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к рассолу, определяем по графику. [1, стр. 268]

₂ = (1976,9-67,9*S_p)*q_t^0,3

S_p=4,8%

₂ = (1976,9-67,9*4,8)*21^0,3= 4110 Вт/(м²*⁰С)

d – наружный диаметр трубы d=0,02÷0,03 м, принимаем равным 0,025 м.

d_внутр – внутренний диаметр трубы d_внутр=d-2=0,025-2*0,00124= 0,02252 м.

Вт/м²*К

2.4. Количество труб теплообмена в испарителе.

Высоту рассола в испарителе h = 0,7÷1,2 м, принимаем равной 1 метру.

Nt - количество труб теплообмена в испарителе найдем из формулы F=n_тdh, где F - площадь поверхности теплообмена в испарителе

2.5. Необходимый расход греющей воды.

С_г = 4183 кДж/(кг*^оС) - теплоемкость греющей воды;

 - поправочный коэффициент учитывающий потери тепла в испарителе,  0,96 ÷0,98. Принимаем  0,97

Q_т – необходимый расход греющей воды.

3.Тепловой расчет конденсатора.

3.1. Тепловая мощность конденсатора:

Количество тепла Q_к, передаваемого от конденсирующего пара охлаждающей воде в конденсаторе, определяется выражением:

Где i_п – энтальпия поступающего вторичного пара выбираем из таблицы сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (по давлениям), [2, табл.10 стр 54.] при Р₂=0,01 Мпа.

i_п= 2588,96 кДж/кг

i’_к – энтальпия конденсата вторичного пара выбираем из таблицы сухого насыщенного пара и воды на кривой насыщения (по температурам), при температуре t= t₂- (13)^оС, т.е. при температуре 49,29-2,29=48 ^оС. i’_к=209,26кДж/кг