Расчет вакуумно-выпарной установки (стр. 2 из 6)

.

По паровым таблицам определяем

t_кип1=97^оС.

Так как [8]

, (8) то

^оС.

.

t_кип2=83 ^оС,

^оС.

Сумма всех температурных потерь для установки в целом

^оС. (9)

Полезная разность температур по корпусам

^оС, (10)

^оС. (11)

Суммарная полезная разность температур

^оС.

2.3 Расчёт нагрузок корпусов выпарной установкипо методу проф.И.А. Тищенко

Теплоёмкость дрожжевой суспензии в зависимости от концентрации а.с.в. [1] в узком интервале концентраций изменяется практически линейно. С учётом этого из уравнения теплового баланса получаем

, где (12)

- коэффициент испарения, показывающий количество воды,

выпаренной за счёт 1 кг первичного пара;

- коэффициент самоиспарения, учитывающий количество

воды, выпаренной за счёт тепла самоиспарения раствора;

- коэффициент тепловых потерь, учитывающий потери тепла

в окружающую среду.

В общем методе расчёта, предложенном проф. А.И. Тищенко, принимается

=1,0 и произведения двух и более коэффициентов самоиспарения равными нулю. При этом кроме того, для всех корпусов принимается , то есть не учитываются температурные потери.

В соответствии с приведённым выше уравнением (12) для первого корпуса получим:

(13)

Для второго корпуса –

,

(14)

Суммируя уравнения (13) и (14) получим

+ (15)

откуда находим расход греющего пара на первый корпус установки

. (16)

Теплосодержание потоков пара и жидкости определяем по паровым таблицам в зависимости от давления (таблица 1).

Таблица 1- Теплосодержание паров и конденсата по корпусам, кДж/кг

Поток	1-й корпус (t1=90,5оС, p1=0,71 атм)	2-й корпус (t2=64 оС, p2=0,23 атм)
Первичный пар	2662	2608
Вторичный пар	2608	2662
Конденсат	377,1	272,35

кг/с

кг/с

кг/с

кг/с

кг/с.

Теплоёмкость дрожжевой суспензии определяем графически в зависимости от концентрации а.с.в.

2.4 Тепловой баланс установки

По левой части уравнения (4*) определяем приход тепла

кДж/(кг*с)

По правой части того же уравнения определяем расход тепла

откуда

кДж/(кг*с) = 3,2% от .

Так как

, то нагрузки по корпусам рассчитаны с достаточной точностью и расчёт можно продолжать.

2.5 Расчёт коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

В выпарном аппарате тепло передаётся от теплоносителя через стенку к кипящей жидкости. Передача тепла подчиняется общеизвестному уравнению

, (17)

где Q – количество переданного тепла, Вт;

F – поверхность теплообмена, м²;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²*^оС);

- полезная разность температур, ^оС;

Коэффициент теплопередачи К рассчитывается по следующей формуле:

, (18)

где

и - коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя (греющего пара) к стенке и от стенки к кипящей жидкости, Вт/(м²* ^оС);

- толщина стенки, м;

- коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м²* ^оС);

- сумма термических сопротивлений загрязнений, (м²* ^оС)/ Вт;

Коэффициенты теплоотдачи рассчитываются по критериальным уравнениям, в которые входят следующие критерии подобия:

- критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность

перехода тепла на границе поток – стенка;

- критерий Прандтля, учитывающий физические свойства

теплоносителя;

- критерий Рейнольдса, характеризующий соотношение сил

инерции и трения в потоке;

- критерий Галилея, характеризующий соотношение сил

тяжести и трения;

- критерий Грасгофа, характеризующий режим движения

при свободной конвекции ;

- критерий конденсации, характеризующий изменение

агрегатного состояния теплоносителя.

Критерии подобия включают величины, которые входят в условия однозначности и имеют следующие параметры:

- коэффициент теплопроводности среды, Вт/(м²* ^оС);

- динамический коэффициент вязкости, Па*с;

- кинематический коэффициент вязкости, м²/с;

с - удельная теплоемкость, кДж/(кг*^оС);

g – ускорение свободного падения, м²/с;

w – скорость потока, м/с²;

l – определяющий геометрический размер, м;

-разница между температурами конденсации и стенки, в

критерии конденсации и

в критерии ;

- коэффициент объёмного расширения, ^оС^-1;

- плотность, кг/м³.

Теплоотдача от конденсирующегося пара осуществляется, как правило в условиях плёночной конденсации [3, 11]. Коэффициент теплоотдачи

рассчитывается по критерию , который в свою очередь определяется произведением . В качестве определяющей температуры при выборе физических параметра конденсата принимается средняя температура стекающей плёнки:

, где .