ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Определение поверхности теплообменаНеобходимая поверхность теплообмена выпарного аппарата определяется из уравнения теплопередачи
(3.12)
в зависимости от тепловой нагрузки Q. Температурный напор принимается равным разности температур насыщения греющего пара t п и кипения раствора t кип:
кип (3.13)
Температура кипения раствора находиться по уравнению
, (3.14)
где - температура вторичного пара, определяемая по рабочему давлению в сепарационном пространстве аппарата. Температурные потери определяются по методике изложенной в 2-м разделе. Коэффициент теплопередачи К, , рассчитывается обычным способом; он зависит главным образом от удельной тепловой нагрузки, от температуры и концентрации раствора. С понижением температуры раствора и повышением его концентрации возрастает вязкость и уменьшается коэффициент теплопередачи.
, (3.15)
где δ, λ – толщина, м, и коэффициент теплопроводности, , стенки трубы и загрязнений; R 3 – термическое сопротивление загрязнений (накипи) поверхности труб, . Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к поверхности нагревательных труб α1 определяют по формуле
, (3.16)
где Н – высота вертикальных труб в аппарате, м; - разность температур конденсирующегося пара и стенки; коэффициент динамической вязкости μ, , теплопроводность λ, , конденсата, его плотность ρ, кг/м3, выбираются при определяющей температуре насыщения ; r - удельная теплота конденсации пара, Дж/кг. Теплоотдача при кипении растворов еще недостаточно изучена. При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q =20000 50000 , с принудительной циркуляцией q = 40 000 80 000 . В условиях работы выпарных установок на заводах наблюдается чаще всего пузырьковое кипение при средних тепловых нагрузках. Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных трубах при условии естественной циркуляции раствора определяется по уравнению
, (3.17)
где λж - теплопроводность раствора, ; ρж и ρп – плотности жидкости и пара, кг/м3, ρ0 – плотность пара при р= 0,098 МПа, кг/м3; σж - поверхностное натяжение раствора, Н/м; r - скрытая теплота парообразования, Дж/кг; с ж - удельная теплоемкость раствора,; μж - динамическая вязкость раствора, ; q - плотность теплового потока, . Физико-химические параметры выбираются для растворов при температуре кипения. Уравнение (3.17) справедливо при q =40000 80000 ; числе Prж =0,8-100; давлении Р =(0,098-70,5) 105 Па. Это уравнение дает удовлетворительные результаты при соблюдении оптимального уровня жидкости в трубах выпарного аппарата:
, (3.18)
где Н – высота теплообменных труб, м, ρводы- плотность воды, кг/м3. В аппаратах с вынесенной зоной кипения, а также в аппаратах с принудительной циркуляцией обеспечиваются высокие скорости движения растворов в трубках греющей камеры, и вследствие этого — устойчивый турбулентный режим течения. Принимая во внимание, что разность температур теплоносителей (греющего пара и кипящего раствора) в выпарном аппарате невелика, для вычисления коэффициентов теплоотдачи со стороны жидкости используют эмпирическое уравнение [3]: Nu=0,023Re0,8 Pr0,4. (3.19)
Физические характеристики растворов, входящие в числа подобия, находят при средней температуре потока. При кипении растворов в пленочных выпарных аппаратах коэффициент теплоотдачи рекомендуется [7] определять по уравнению
, (3.20)
где λ— теплопроводность кипящего раствора, ; δ — толщина пленки, в м, рассчитываемая по уравнению
, где v — кинематическая вязкость раствора, м2/с; Re = 4 Г/μ — критерий Re для пленки жидкости; Г =Gj/ П— линейная массовая плотность орошения, ; Gj — расход раствора, поступающего в j -й корпус, кг/с; П = π d вн n=F cp /H — смоченный периметр, м; μ —вязкость кипящего раствора, Па·с; q — тепловая нагрузка, которую в расчете принимают равной α1Δ t 1, Вт/м2, t в.п- температура вторичного пара. Значения коэффициентов и показателей степеней в уравнении (3.20): при q < 20 000 Вт/м2: c =163,1; n= - 0,264; m =0,685; при q > 20 000 Вт/м2: c = 2,6; n = 0,203; m =0,322.
Коэффициент теплопередачи определяется как
Значение коэффициента теплопередачи может быть найдено следующим образом. Для установившегося процесса передачи теплоты от пара через стенку к раствору справедливо уравнение
, где Δ t 1— разность температур конденсации греющего пара и стенки; Δ t ст — разность температур между поверхностями стенки; Δ t 2— разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора. Распределение температур в процессе теплопередачи от пара через стенку к кипящему раствору показано на рис. 3.2. Задаваясь величиной Δ t 1 и определив коэффициент теплоотдачи α1, вычисляют удельную тепловую нагрузку в процессе передачи теплоты от конденсирующегося пара к стенке: . (3.21)
Рис. 3.2. Распределение температур в процессе теплопередачи от пара к кипящему раствору через многослойную стенку: 1 - пар; 2 - конденсат; 3 - стенка; 4 - накипь; 5 – кипящий раствор
Величина определяется как . (3.22) Тогда , (3.23)
Удельная тепловая нагрузка в процессе передачи теплоты от стенки к раствору , (3.24) Если q' q", принимаем новое значение Δ t 1 и повторяем расчет до сходимости величин q' и q". Расхождение между удельными тепловыми нагрузками не должно превышать 3 %. Обычно выполняют 2—3 приближения, а затем строят графическую зависимость удельной тепловой нагрузки q' и q" от Δ t 1. В точке пересечения линий q' = f (Δ t 1)и q" = f (Δ t 1) определяется значение величины Δ t 1 (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур Δ t 1
Далее коэффициент теплопередачи К рассчитывается по уравнению (3.12). При расчете аппаратов со свободной, естественной и принудительной циркуляцией параметры кипящей жидкости берут при конечной концентрации раствора. Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|