4.6 Теплотехнический расчёт выпарного блока

Расчёт выпарного блока включает в себя: определение тепловой мощности и размеров выпарного аппарата; расчёт пароструйного эжектора; определение расхода рабочего пара.

Определение тепловой мощности и размеров выпарного аппарата

Тепловая мощность аппарата Q, кВт, определяется по формуле

где S - расход по исходному раствору, кг/с;

С = 4170 Дж/кг - теплоёмкость воды при 40С;

t,t - конечная и начальная температуры раствора, С;

W - количество выпаренной воды, кг/с;

r= 2405.7 кДж - скрытая теплота парообразования при 40С.

Т.к. изначально величины коэффициентов теплоотдачи жидкости и пара, б и б Вт/(мК), соответственно, не известны, то в расчёте предварительно принимается б = 2000 Вт/(мК); б = 2500 Вт/(мК).

В качестве конструкционного материала принимается легированная сталь Х18Н10Т (теплопроводность конструкционного материала л= 12 Вт/мК), толщина теплопередающей стенки принимается д= 0,0015 м, [12].

Определение предварительного значения теплопередачи К, Вт/м.

Определение предварительных значений теплопередающей поверхности F, м, количества греющих трубок, n, шт., и удельную плотность теплового потока q, Вт/ м.

где ?t = 3С - разность температур.

Для определения количества греющих трубок принимаем наружный и внутренний диаметры трубок, d = 0,035м и d = 0,032м, соответственно. Длина трубок принимается l = 3 м.

Определение среднего диаметра греющих трубок d, м.

Далее производится расчёт в котором уточняются значения: К, Вт/м; б, Вт/(мК); F, м; n, шт.; q, Вт/ м.

Определение линейной плотности орошения поверхности Г, кг/мс.

где D - расход пара, кг/с;

П - периметр поверхности, по которой движется плёнка, м.

Определение Критерия Рейнольдса для течения плёнки.

где з = 653,310,Пас,- динамическая вязкость жидкости.

Определение толщины плёнки д, м, стекающей по вертикальной стенке.

где с - плотность жидкости, кг/м, при 43С.

Определение скорости стекания плёнки v, м/с.

Определение Критерия Нуссельта по приведенной толщине плёнки.

где л - теплопроводность теплоносителя, Вт/мК.

=

Определение уточнённого значения б, Вт/(мК).

Определение уточнённого значения К, Вт/м.

Принимаем длину греющих трубок l = 5 м.

Рис.13. Схема расположения трубок в греющей камере.

Определение диаметра корпуса греющей камеры D_к, м.

Шаг разбивки греющих трубок 0,044 м., зазор между стенкой корпуса и крайней трубкой 0,017 м. После расположения трубок в определённом порядке (Рисунок 9) получается D_к = 0,35 м. Диаметр сепаратора принимается равным диаметру греющей камеры D_к =D_с.

Определение высоты греющей камеры

где Н₀ - высота верхней крышки и днища, м.

Высота сепаратора принимается 2,5 метра, без учёта высоты крышки и днища.

Определение расхода рабочего пара и размеров аппарата

Расход рабочего пара D_р, кг/с, определяется по формуле