Расчёт многокорпусной выпарной установки (стр. 7 из 14)

Температура греющего пара определяется по формуле (в °С):

Рассчитаем тепловые нагрузки (в кВт):

I_вп1 = I_г2 = 2713 кДж/кг, I_вп2 = I_г3 = 2688 кДж/кг, I_вп3 = I_бк = 2642 кДж/кг.

Расчёт коэффициентов теплопередачи выполним описанным выше методом.

Рассчитаем α₁ методом последовательных приближений. Физические свойства конденсата Na₂SO₄ при средней температуре плёнки сведены в таблице 10.

Таблица 10.Физические свойства конденсата при средней температуреплёнки

Параметр	Корпус
Параметр	1	2	3
Теплота конденсации греющего пара r, кДж/кг	2137,5	2173	2224,4
Плотность конденсата при средней температуре плёнки ρ_ж, кг/м³	924	935	950
Теплопроводность конденсата при средней температуре плёнки λ_ж, Вт/(м∙К)	0,685	0,686	0,685
Вязкость конденсата при средней температуре плёнки μ_ж, Па∙с	0,193 ∙ 10^-3	0,212 ∙ 10^-3	0,253 ∙ 10^-3

Примем в первом приближении Δt₁ = 2,0 град.

Вт/(м²∙К)

град

Для расчета коэффициента теплопередачи α₂ физические свойства кипящих растворов Na₂SO₄ и их паров приведены в таблице 11.

Таблица 11.Физические свойства кипящих растворов Na₂SO₄ и их паров

Параметр	Корпус
Параметр	1	2	3
Теплопроводность раствора λ, Вт/(м∙К)	0,344	0,352	0,378
Плотность раствора ρ, кг/м³	1071	1117	1328
Теплоёмкость раствора с, Дж/(кг∙К)	3876	3750	3205
Вязкость раствора μ, Па∙с	0,26	0,3	0,6
Поверхностное натяжение σ, Н/м	0,0766	0,0778	0,0823
Теплота парообразования r_в, Дж/кг	2182∙ 10³	2220∙ 10³	2281∙ 10³
Плотность пара ρ_п, кг/м³	1,388	0,903	0,433

Вт/(м²∙К)

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Вт/м²

Как видим, q^’ ≠ q^”. Для второго приближения примем Δt₁ = 1,9 град, пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры, рассчитываем α₁ по соотношению:

Вт/(м²∙К)

Тогда получим:

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Как видим, q^’ ≈ q^”. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчиваем и находим К₁:

Вт/(м²∙К)

Далее рассчитываем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К₂. Примем в первом приближении Δt₁ = 2,0 град. Для определения К₂ найдём:

Вт/(м²∙К)

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Как видим, q^’ ≠ q^”. Для второго приближения примем Δt₁ = 2,3 град.

Вт/(м²∙К)

Тогда получим:

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Как видим, q^’ ≈ q^”. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчиваем и находим К₂:

Вт/(м²∙К)

Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К₃. Примем в первом приближении Δt₁ = 2,0 град.

Вт/(м²∙К)

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Как видим, q^’ ≠ q^”. Для второго приближения примем Δt₁ = 3 град.

Вт/(м²∙К)

Тогда получим:

град

Вт/(м²∙К)

Вт/м²

Как видим, q^’ ≈ q^”. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчиваем и находим К₃:

Вт/(м²∙К)

Распределение полезной разности температур:

град

Проверка суммарной полезной разности температур:

град

Сравнение полезных разностей температур, полученных во втором и первом приближениях, представлено в таблице 12:

Таблица 12Сравнение полезных разностей температур

Параметр	Корпус
Параметр	1	2	3
Распределённые в третьем приближении значения Δt_п, °С	18,24	17,92	19,68
Распределённые во втором приближении значения Δt_п, °С	16,2	18,2	21,45

Как видно, полезные разности температур, рассчитанные во втором приближении и найденные в третьем приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, различаются более, чем на 5%. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные в третьем приближении.

Четвертое приближение

В связи с тем, что существенное изменение давлений по сравнению с рассчитанным в третьем приближении происходит только в первом и втором корпусах, где суммарные температурные потери незначительны, то в четвертом приближении принимаем такие же значения Δ^’, Δ^”, Δ^’” для каждого корпуса, как в первом, втором и третьем приближениях. Полученные после перераспределения температур (давлений) параметры растворов и паров по корпусам представлены в таблице 13.