Расчет коэффициентов теплопередачи
Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке трубы для первого корпуса установки по формуле (17)
Разность температуры конденсации греющего пара и стенки трубы со стороны греющего пара в первом приближении принята равной 2 град.Теплота конденсации греющего пара = 2086 кДж/кг (Приложение 10). Плотность , теплопроводность и взкость конденсата греющего пара найдены с помощю приложения Приложение 12 при температуре пленки конденсата .
Тогда удельная тепловая нагрузка равна
Выбераем в качестве конструкционного материала аппарата сталь ОХ13, стойкую в среде кипящего раствора NaNO3 в интервале изменения концентраций от 5 до 30%. Коэффициент теплопроводности стал (Приложение 3).
Суммарное термическое сопротивление стенки[9]
Перепад температур на стенке
Тогда
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору(19)
Физические параметры водного раствора NaNO3( , , , , ) взяты при температуре кипения и концентрации раствора в первом корпусе из таблицы в приложении Приложение 14. С помощью приложения Приложение 10 найдены значения , , .
Удельная тепловая нагрузка
Правильность задания определяем по равенству и . Так как они существенно отличаются выполним второе приближение. Для второго приближения примем Вследствие несущественного изменения определяющих температур пара и раствора на значение коэффициента теплоотдачи окажет влияние только величина , а на значение коэффициента теплоотдачи только значение . Это упрощает последующие расчеты. В результате получаем:
|
|
;
;
ассчитываем среднее значениеудельной тепловой нагрузки:
Коэффициент теплопередачи в первом корпусе равен
Используя указанное в задании соотношение коэффициентов теплопередачи по корпусам ( ), рассчитываем коэффициенты теплопередачи для второго и третьего корпусов:
Распределение суммарной полезной разности температур
Распределение осуществляем исходя из условия равенства поверхностей теплопередачи корпусов(24):
Для первого корпуса
Для второго корпуса
Для третьего корпуса
Проверяем суммарную полезную разность температур
Вычисляем поверхности теплопередачи корпусов:
Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов.
Сравниваем распределенные из условия равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанные значения полезных разностей температур в корпусах:
| Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Значения , полученные в первом приближении, град. | 22,8 | 23,6 | 30,0 |
Значения , предварительно рассчитанные, град. | 11,8 | 18,0 | 46,6 |
|
|
Полезные разности температур существенно отличаются. Поэтому необходимо сделать дополнительный расчет, в начале которого заново перераспределить температуры и давления паров и растворов между корпусами с учетом полученных в первом приближении полезных разностей температур.
Второе приближение
Перераспределяем температуры и давления паров и растворов, принимая во втором приближении значения депрессий , равными полученным в первом приближении. Результаты перераспределения представлены в таблице Таблица 3.2.
Таблица 3.2 – Параметры растворов и паров после перераспределения температуры
Параметры | Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Производительность по испаряемой воде , кг/с | 1,307 | 1,378 | 1,475 |
Концентрация раствора , % | 6,7 | 10,6 | 30 |
Температура греющего пара , | 158,9 | 133,3 | 105,6 |
Полезная разность температур , град. | 22,8 | 23,6 | 30,0 |
Температура кипения раствора , | 136,1 | 109,7 | 75,6 |
Сумма депрессий температуры , град. | 1.8 | 3,1 | 14,5 |
Температура вторичного пара , | 134,3 | 106,6 | 61.1 |
Рассчитываем тепловые нагрузки (в кВт). Для этого по температурам вторичных паров находим их энтальпии (Приложение 10), а также определяем температуру раствора, поступающего в первый корпус.
|
|
, , ,
Расчет коэффициентов теплопередачи приводит к следующим результатам:
, ,
Распределяем полезные разности температур
Сравниваем полезные разности температур, полученные в первом и втором приближениях:
| Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Значения , полученные в первом приближении, град. | 22,8 | 23,6 | 30,0 |
Значения , полученные во втором приближении, град. | 18,5 | 26,0 | 31,9 |
Отличия полезных разностей температур превышают 5%. Требуется еще один расчет.
Третье приближение.
Перераспределяем температуры и давления паров и растворов (таблица Таблица 3.3):
Таблица 3.3 – Параметры растворов и паров после перераспределения температуры в третьем приближении
Параметры | Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Производительность по испаряемой воде , кг/с | 1,307 | 1,378 | 1,475 |
Концентрация раствора , % | 6,7 | 10,6 | 30 |
Температура греющего пара , | 158,9 | 137,6 | 107,5 |
Полезная разность температур , град. | 18,5 | 26,0 | 31,9 |
Температура кипения раствора , | 140,4 | 111,6 | 75,6 |
Сумма депрессий температуры , град. | 1.8 | 3,1 | 14,5 |
Температура вторичного пара , | 138,6 | 108,5 | 61.1 |
|
|
Энтальпии вторичных паров и начальная температура раствора:
, , ,
Тепловые нагрузки корпусов (кВт):
Коэффициенты теплопередачи по корпусам:
, ,
Полезные разности температур:
Сравниваем полезные разности температур, полученные во втором и третьем приближениях
| Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Значения , полученные во втором приближении, град. | 18,5 | 26,0 | 31,9 |
Значения , полученные в третьем приближении, град | 18,9 | 25,1 | 32,4 |
Различия в полезных разностях температур не превышают 5%.
Рассчитываем значения площади поверхности теплопередачи выпарных аппаратов:
Выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками (Приложение 1):
поверхность теплопередачи , длина труб ,размер труб
,диаметр греющей камеры , диаметр сепаратора
, диаметр циркуляционной трубы , высота аппарата
.
Таблица 3.4 – Окончательные параметры растворов и паров
Параметры | Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Производительность по испаряемой воде , кг/с | 1,307 | 1,378 | 1,475 |
Концентрация раствора , % | 6,7 | 10,6 | 30 |
Температура греющего пара , | 158,9 | 137,2 | 108,0 |
Полезная разность температур , град. | 18,9 | 25,1 | 32,4 |
Температура кипения раствора , | 140,0 | 112,1 | 75,6 |
Сумма депрессий температуры , град. | 1.8 | 3,1 | 14,5 |
Температура вторичного пара , | 138,2 | 109,0 | 61.1 |
Давление вторичного пара , МПа | 0,343 | 0,138 | 0,0209 |
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 910; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!