3.5. Уточнение распределения выпариваемой воды по корпусам установки

Определяя приход и расход теплоты с материальными потоками для любого i – того корпуса, составляю уравнения теплового баланса корпусов, каждое из которых, если пренебречь потерями теплоты в окружающую среду, принимает вид:

D_irJ_r+G_i1c_i1t_i1=W_iJ_ic+(G_i1-W_i)c_i2t_i2+D_ikc_ikt_ik ,

где D_ir- расход греющего пара

W_i – расход сокового пара

D_ik – расход конденсата

G_i1- расход раствора на входе в корпус

(G_i1-W_i)- расход раствора на выходе из корпуса

J_ir и J_ic – энтальпии греющего и сокового пара

с_i1 и c_i2 –теплоемкости раствора на входе в корпус и на выходе из него

t_i1 и t_i2 – температуры раствора на входе в корпус и на выходе из него

c_ik и t_ik – теплоемкость и температура конденсата.

Таким образом, для выпарной установки из 3 корпусов получаю систему уравнений, состоящую из n уравнений теплового баланса корпусов, которую надо дополнить уравнением материального баланса установки по выпариваемой воде

W=W₁+W₂+W₃

Уравнения теплового баланса имеют вид:

D₁J_1г + (G_н-W₃-W₂)с₁₁t₁₁ = W₁J_1c + (G_н -W)с₁₂t₁₂ + D_1kс_1kt_1k

D_2гJ_2г+G_нс₂₁t₂₁ = W₂J_2c + (G_н- W₂)с₂₂t₂₂ + D_2kс_2kt_2k

D_3гJ_3г+ (G_н-W₂ )c₃₁t₃₁ = W₃J_3c + (G_н –W₃-W₂)с₃₂t₃₂ + D_3kс_3kt_3k

Энтальпии пара (греющего и сокового) определяю по линейной интерполяции при соответствующих значениях температур [2]

При t_1г = 112,798 I_1г = 2700,477 кДж/кг

При t_2г = 98,159 I_2г = 2676,054 кДж/кг

При t_3г = 81,628 I_3г = 2646,93 кДж/кг

При t_1с = 99,359 I_1с = 2677,974 кДж/кг

При t_2с = 84,528 I_2с = 2652,15 кДж/кг

При t_3с = 66,745 I_3с = 2620,571 кДж/кг

Считая, что переохлаждения конденсата греющего пара не происходит, принимаем t_ik=t_ir и при этой температуре из таблицы физических свойств воды (на линии насыщения) [2] находим теплоемкость конденсата.

При t_1к = 112,798 С_1к=4.23 кДж/кг

При t_2к = 98,159 С_2к=4.22 кДж/кг

При t_3к = 81,628 С_3к=4.19 кДж/кг

Температуры раствора на выходе из корпусов t_i2 определяем из таблицы приблизительного температурного режима. Теплоемкость раствора c_i2 на выходе из корпусов (по известным концентрациям x_i2 и x_н) и на входе в установку рассчитывают по формуле:

с=A-a*x,

где А и а – постоянные зависящие от природы раствора таблица 5 [3];

А=4061, а=16,7

х – концентрация в массовых %;

с₃₁ = 4061-16.7*13 = 3843,9 Дж/кг*К

с₃₂ = 4061-16.7*17,17 = 3783,361 Дж/кг*К

с₂₂ = 4061-16.7*25,572 = 3633,948 Дж/кг*К

с₁₂ = 4061-16.7*50,987= 3209,517 Дж/кг*К

t₁₁ = t₁₂= 99,798 с₃₂ = с₂₁

t₂₁ = t₂₂= 85,159 с₂₂ = с₁₁

t₃₁ = t₃₂ = 68,628 с₃₁ = с_н

Температуры t_i1 и теплоемкости c_i1 раствора на входе в корпуса находят через соответствующие значения t_i2 и c_i2 или c_н в соответствии с изображенной схемой работы установки.

Решение составленной системы уравнений теплового баланса выполняем с применением ЭВМ, по разработанной на кафедре программе. Все рассчитанные параметры сводим в таблицу 3.

Таблица 3.

№	Наименование величины	Размерность	Номера корпусов
			1	2	3
1	Энтальпия греющего пара	кДж/кг	2700,477	2676,054	2646,93
2	Энтальпия сокового пара	кДж/кг	2677,974	2652,15	2620,571
3	Теплоемкость конденсата	кДж/кгК	4.23	4.22	4.19
4	Теплоем-кость раствора на входе в корпус	кДж/кгК	3,634	3.783	3.843
5	Теплоем-кость раствора на выходе из корпуса	кДж/кгК	3.209	3.634	3.783
6	Температура конденсата	°С	112,798	98,159	81,628
7	Темп-ра р-ра на входе в корпус	°С	99,798	85,159	68,628
8	Темп-ра раствора на выходе из корпуса	°С	99,798	85,159	68,628

Полученные данные сводим в таблицу 4.

Таблица 4.

№	Расход греющего пара, кг/с	Расход испаряемой воды, кг/с
1	6,24562	6,110383
2	6,110383	5,998428
3	5,998428	5,89819

Полученные при решении системы уравнений теплового баланса установки значения выпариваемой воды по корпусам необходимо сравнить со значениями W_i , которые были приняты на предыдущем этапе расчета в разделе 1.2:

(6,125-6,110) *100%/6,11= 0,25%

(6,002-5,998) *100%/5,998= 0.07%

(5,879-5,898) *100%/5,898= 0.32%

Расхождение между W_i для одного и того же корпуса превышает 2%,что может привести к существенным изменениям ранее рассчитанных концентраций, концентрационных депрессий и вязкостей раствора на выходе из корпусов