Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в первом корпусе, производительность каждого корпуса по выпариваемой воде и тепловые нагрузки по корпусам определяются путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнениями баланса по воде для всей установки:

Q₁=D(I_г1-i₁)=1,03[G_нc_н(t_к1-t_н)+ω₁(I_вп1-с_в t_к1)+ Q_конц;

Q₂= ω₁(I_г2-i₂)=1,03[(G_н-ω₁)c₁(t_к2-t_к1)+ω₂(I_вп2-с_в t_к2)+ Q_2конц];

Q₃= ω₂(I_г3-i₃)=1,03[(G_н-ω₁-ω₂)c₂(t_к3-t_к2)+ω₃(I_вп3-с_в t_к3)+ Q_3конц];

W= ω₁+ ω₂+ ω₃

т.к. I_г1-i₁≈r₁, I_вп1-с_в t_к1≈ r_вп1;

I_г2-i₂≈r₂, I_вп2-с_в t_к2≈ r_вп2;

I_г3-i₃≈r₃, I_вп1-с_в t_к3≈ r_вп3 будем считать

Q₁=D r₁=1,03[G_нc_н(t_к1-t_н)+ω₁ r_вп1+ Q_конц];

Q₂= ω₁ r₂=1,03[(G_н-ω₁)c₁(t_к2-t_к1)+ω₂ r_вп2+ Q_2конц];

Q₃= ω₂ r₃=1,03[(G_н-ω₁-ω₂)c₂(t_к3-t_к2)+ω₃ r_вп3+ Q_3конц];

 

где 1,03 – коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду; с₁, c₂, с_н – теплоёмкости растворов корпусов, кДж/(кг٠К); Q_конц, Q_2конц, Q_3конц – теплоты концентрирования по корпусам, кВт; t_н – температура кипения исходного раствора при давлении в 1-м корпусе; D – расход греющего пара в первом корпусе, кг/с; Н,h – энтальпия пара и конденсата, соответственно, Дж/кг;

°С

Считаем Q_конц=0 согласно [1, c.171].

Теплоёмкость (в кДж/(кг×К)) разбавленных водных растворов рассчитывается по формуле:

Подставим известные значения в уравнения.

 

Q₁=D٠2115,68=1,03[5,56٠3,856(151,52-149,72)+ω₁٠2117,77];

Q₂= ω₁٠2183,09=1,03[(5,56-ω₁) 3,65(128,23-151,52)+ω₂٠2187,55];

Q₃= ω₂٠2324,32=1,03[(5,56-ω₁-ω₂) 2,56(73,59-128,23)+ω₃٠2324,38];

4,705= ω₁+ ω₂+ ω₃

 

2173,7 D =39,75+2181,3ω₁

2183,09ω₁= -486,83+87,56ω₁+2253,18ω₂

2324,32ω₂=-801,06+144,07ω₁+144,07ω₂+2394,11ω₃

4,705= ω₁+ ω₂+ ω₃

Выразим всё через D:

ω₁ = (2173,7 D-39,75)/ 2181,3=0,997D-0,018

ω₂ = (2095,53*((0,997D-0,018)) +486,83)/ 2253,18=0,927 D-0,199

ω₃= (2180,25(0,927 D-0,199) +801,06-144,07 (0,997D-0,018))/ 2394,11=0,784* D+0,154

4,705= ω₁+ ω₂+ ω₃

 

Сложим правые части первых трёх уравнений и приравняем с четвёртым:

0,997D-0,018+0,927 D-0,199+0,784D+0,154=4,705

2,708D=4,768

D=1,761 кг/с

 

Отсюда находим:

ω₁=0,997∙1,761 -0,018 =1,738 кг/с

ω₂=0,927 ∙1,761 -0,199=1,432 кг/с

ω₃=0,784∙ 1,761 +0,154 =1,535 кг/с

 

Проверка:

W= ω₁+ ω₂+ ω₃=1,738+1,432 +1,535 =4,705кг/с

 

Определим тепловые нагрузки, кВт

Q₁=1,761٠2115,68=3725,71;

Q₂= 1,738٠2183,09=3794,21;

Q₃= 1,432٠2324,32=3328,43;

 

 

Полученные данные сводим в табл. 3 Параметры растворов и паров по корпусам.

Параметр	Корпус
Производительность по испаряемой воде W, кг/с	1,738	1,432	1,535
Концентрация растворов x, %	8,1
Температура греющих паров t Г, ºC	174,93	149,72	126,15
Температура кипения раствора t к,ºC	152,52	128,23	73,59
Полезная разность температур ∆ t п, ºC	22,21	19,67	36,34
Тепловая нагрузка Q, кВт	3725,71	3794,21	3328,43