Выпарная установка для выпаривания раствора NaNO3 (стр. 4 из 6)
1,03 – коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду. При решении этих уравнений можно принять: Iвп1≈Iг2; Iвп2≈Iг3; Iвп3≈Iбк. Теплоемкости растворов: сн=3,91 Дж/(кг·К); с1=3,84 Дж/(кг·К); с2=3,61Дж/(кг·К), св=4,19Дж/(кг∙К)
Решение системы уравнений дает следующие результаты:
D=0,651 кг/с; ω1=0,628 кг/с; ω2=0,567 кг/с; ω3=0,554 кг/с; Q1=1413 кВт;
Q2=1404 кВт; Q3=1337 кВт;
Параметры растворов и паров по корпусам:
Таблица 2
| Параметр | Корпус | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Производительность по испаряемой воде ω, кг/с | 0,628 | 0,567 | 0,554 |
| Концентрация растворов x, % | 12,67 | 17,24 | 27,00 |
| Давление греющих паров Рг, 104Па | 39,2 | 26,7 | 14,2 |
| Температура греющих паров tг, ˚С | 142,9 | 132,9 | 108,7 |
| Температура кипения раствора tк, ˚C | 136,4 | 112,7 | 72,3 |
| Полезная разность температур Δtп, град | 6,5 | 17,4 | 36,4 |
| Тепловая нагрузка Q, кВт | 1413 | 1404 | 1337 |
Расчет коэффициентов теплопередачи
1) Коэффициент теплопередачи для первого корпуса:
Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:
Физические свойства кипящих растворов NaNO3 и их паров:
| Параметр | Корпус | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Теплопроводность раствора λ, Вт/(м·К) | 0,61 | 0,62 | 0,63 |
| Плотность раствора ρж, кг/м3 | 1089,3 | 1119,9 | 1200,1 |
| Теплоемкость раствора с, Дж/(кг·К) | 3910 | 3840 | 3610 |
| Вязкость раствора μ, мПа·с | 0,1 | 0,28 | 0,4 |
| Поверхностное натяжение σ*10-3, Н/м | 72,8 | 74,7 | 76 |
| Теплота парообразования rв, кДж/кг | 2171 | 2227 | 2336 |
| Плотность пара ρп, кг/м3 | 1,618 | 0,898 | 0,1876 |
| Плотность пара при 1 атм., ρ0, кг/м3 | 0,579 | 0,579 | 0,579 |
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к стенке:
Расчет α1 ведем методом последовательных приближений. Примем Δt1=0,98℃, A(при р=4атм)=10650Вт/м2
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение:
Перепад температур на стенке:
℃ 
℃Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии естественной циркуляции раствора равен:
Проверим равенство приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
2) Далее рассчитываем коэффициент теплоотдачи для второго корпуса: ∆t1=8,9℃
3) Коэффициент теплопередачи для третьего корпуса: ∆t1=25,4℃
Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:
Проверим общую полезную разность температур установки:
Поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
Сравнение распределенных из условия равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температур:
| Корпус | |||
| 1 | 2 | 3 | |
| Распределенные в первом приближении значения Δtп, ˚С | 10,6 | 19,75 | 29,86 |
| Предварительно рассчитанные значения Δtп, ˚С | 6,5 | 17,4 | 36,4 |
Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в первом приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры и давления между корпусами установки. Основой перераспределения являются полученные полезные разности температур, найденные из условия равенства поверхностей теплообмена.