Расчет греющей камеры выпарного аппарата

 

Выпарная установка работает при кипении раствора в трубах при оптимальном уровне. При расчете выпарного аппарата мы приняли высоту труб . При расчете установки мы приняли: тепловая нагрузка Q=3136,5кВт; средняя температура кипения раствора сульфата магния =85,48⁰С; температура конденсации сухого насыщенного водяного пара tконд=132,9⁰С. Для кипящего раствора коэффициент теплопроводности раствора сульфата магниямы рассчитываем по формуле:

, (3.19)

где, =0,25007, - коэффициент теплопроводности воды, :

, (3.20)

.

Тогда по формуле 3.20 получаем:

Средняя разность температур:

tконд-tкип=132,9-85,48=47,42К

Находим коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося водяного пара к поверхности вертикальных труб по формуле:

 

(3.21)

Где Аt=7330 (/1/,табл.4.6,стр.162).

 

 

Следовательно,

qконд=

 

Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к кипящему раствору:

(3.22)

 

Где

(3.23)

Плотность раствора, рассчитанная по формулам 3.9 и 3.10,равна:

 

 

Плотность пара находим по(/1/,табл.LVI, стр 548)

=0,3535

Таким образом, по формуле 3.23 получаем:

 

Динамический коэффициент вязкости рассчитывается по формуле:

lgμ=lg μ₀+(d₀+d₁t+d₂t²)x (3.24)

где t – температура раствора, , d₀=2,8702, d₁₌ - 0,007488, (3.25)

При средней температуре кипения раствора получаем:

 

 

 

Поверхностное натяжение берем по (/1/,табл. ХХIII,стр.526) для сульфата магния 10% концентрации:

 

 

Н/м

Подставляя найденные значения в формулу 3.22 получаем:

Принимаем тепловую проводимость загрязнений (/1/,табл. XXXI,стр.531) стенки со стороны греющего пара 11600 и со стороны кипящего раствора 5800 . Коэффициент теплопроводности стали по (/1/,табл.XXVIII,стр.529) принимаем равным: ,

По (/3/,табл.2.2,стр.16) толщину труб принимаем равной 2 мм. Тогда

.

 

Для расчёта коэффициента теплопередачи принимаем метод последовательных приближений. Для определения исходного значения , учитывая: что при установившемся режиме теплопередачи , выражаем через :

 

Затем рассчитываем исходные значения и , принимая :

 

Находим значение

Составляем расчётную таблицу 3.3,в которую записываем исходные данные , , , и результаты последующих расчётов.

 

Температурный режим работы выпарной установки Таблица 3.3

 

Приближения и проверочный расчёт	Конденсация греющего пара
,	,	,	,	,
I	132,9	129,33	3,57	7695,45	27472,76
II	132,9	125,94	6,96	6512,52	45327,14
III	132,9	123,57	9,33	6052,44	56469,27
IV	132,9	122,42	10,48	5879,09	61612,96
V	132,9	121,95	10,95	5814,97	63673,93
Приближения и проверочный расчёт	Стенка и ее загрязнения	Кипение раствора
	, К	,		, К	,	,
I	3315,33	8,29	121,04	85,48	35,56		78350,57
II	3315,33	13,67	112,27	85,48	26,79		82418,92
III	3315,33	17,03	106,57	85,48	21,09		75121,93
IV	3315,33	18,58	103,84	85,48	18,36		69311,09
V	3315,33	19,2	102,75	85,48	17,27		66642,12

 

 

I.Первое приближение:

 

;

;

;

;

;

;

;

.

В первом приближении: .

II.Второе приближение.

Рассчитываем по первому приближению :

Тогда

.

Величину определяем, принимая при ;

Затем выполняем аналогичный расчёт(см. строку 11 в табл.3.3).

Расхождение по второму расчету:

82418,92-45327,14/82418,92=45%>5%

III.Третье приближение.

Рассчитываем по второму приближению :

Тогда

 

Величину определяем, принимая при :

Затем выполняем аналогичный расчёт (см. строку III в табл.3.3).

Расхождение по третьему расчёту:

75121,93-56469,27/75121,93=0,25>5%

IV Четвёртое приближение.

Рассчитываем по третьему приближению :

Тогда

Величину определяем, принимая при :

Затем выполняем аналогичный расчёт (см. строку IV в табл.3.3)

Расхождение по четвертому расчёту:

69311,09-61612,96/69311,09=0,11>5%

По результатам третьего и четвертого приближения строим график Полагая что при малых изменениях температуры поверхностные плотности линейно зависят от ,графически определяем

 

V. Проверочный расчёт.

Расчёты аналогичны расчётам первого приближения.

Расхождение :

66642,12-63673,93/66642,12=0,044=4,4%<5%

По данным последнего приближения определяем коэффициент теплопередачи:

 

Площадь поверхности теплоотдачи:

По (/3/ Таблице 2.2 стр.16) принимаем аппарат Тип 1,Исполнение 2, группа А(С выносной греющей камерой и кипением в трубах),с площадью теплопередачи 63 (действительная),трубы 38´2 мм, длинной Н=4000мм,т.е. с запасом 63-48,39/48,39=0,30=30%.