Розрахунок температурних втрат

Знаходимо температури кипіння розчинів при атмосферному тиску (табл.3.10) і визначаємо температурну депресію по корпусах згідно.

Таблиця 3.10 - Температури кипіння розчинів при атмосферному тиску

Корпус	Концентрація CaCl2. %,	Температура кипіння, °С	Депресія°С
Перший	4,17	100,8	0,8
Другий	7,46	101,5	1,5
Третій	40,0	120,0	20,0

 

При спрощеному розрахунку температурну депресію можна не уточнювати. Отже, сумарна температурна депресія

Dg = 0,8 + 1,5 + 20,0 = 22,3°C.

Потім розраховуємо гідростатичну депресію, що обумовлена різницею тисків у середньому шарі киплячого розчину і на його поверхні. Для цього спочатку знаходимо за довідковим даними щільність розчину хлористого кальцію при температурі 20 °С (табл. 3.11).

 

Таблиця 3.11 - Щільність розчину хлористого кальцію
при температурі 20 °С

Корпус	Концентрація CaCl2, %	Щільність, кг/м3
Перший	4,17
Другий	7,46
Третій	40,0

 

 

При визначенні щільності розчинів по кожному корпусу зневажають зміною її з підвищенням температури від 20°С до температури кипіння через малість коефіцієнта об'ємного розширення.

Далі визначаємо температури вторинних пар по корпусах установки (для цього гідравлічну депресію між корпусами установки приймаємо рівної 1°С):

t_в.п.1 = t_г.п.2 + ∆_гідр = 153,2 + 1,0 = 154,2;

t_в.п.2 = t_г.п.3 + ∆_гідр = 121,7 + 1,0 = 122,7;

t_в.п.3 = t_г.п.4 + ∆_гідр = 45,4 + 1,0 = 46,4.

Знаючи температури вторинних пар, знаходимо їхні тиски [3].

Температура вторинних пар, °С: t_в.п.1 = 54,2; t_в.п.2 =122,8; t_в.п.3 = 46,4,

Тиск, Мпа: 0,54; 0,27; 0,011 відповідно.

Розраховуємо тиск у середньому шарі киплячого розчину кожного корпуса випарної установки. При бульбашковому режимі кипіння розчину перенаповнення e = 0,4...0,6. Для даного випадку приймемо e = 0,5.

Тоді тиск у середньому шарі кип'ятильних труб

Р_1ср = Р_в._п.1 + (1-e) =

= 0,54 + (1 – 0,5) = 54,0´10⁴ + 1,24´10⁴ = 55,24´10⁴ Па;

Р_2ср. = 0,27 + (1 – 0,5) = 27,0´10⁴ + 1,26´10⁴ = 28,26´10⁴ Па;

Р_3ср. = 0,011 + (1 – 0,5) = 1,1´10⁴ + 1,7´10⁴ = 2,8´10⁴ Па;

Цим тискам відповідають наступні температури кипіння і теплоти випарування розчинника.

 

Таблиця 3.12 - Температури кипіння й теплоти випарування розчинника

 

Тиск	Температура кипіння	Теплота випару
Р1ср = 0,552 МПа	154,6 °С	2107 кДж/кг
Р2ср = 0,282 Мпа	131,5 °С	2180 кДж/кг
Р3ср = 0,028 МПа	66,8 °С	2189 кДж/кг

 

Гідростатична депресія:

у першому корпусі

D₁r = t_1ср – t_1вп = 154,6 – 154,2 = 0,4°С;

у другому

D₂r = t_2ср – t_2вп = 131,5 – 122,8 = 8,7°С;

у третьому

D₃r = t_3ср– t_3вп = 130,5 – 121,4 = 9,1°С;

Сума гідростатичних депресій

åDr =D₁r + D₂r + D₃r = 0,4 + 8,7 + 9,1 = 18,2°С.

Втрату різниці температур між корпусами приймаємо 1°С. Отже, сумарні втрати теплоти від гідравлічних депресій

åD_гідр = 1 ´ 3 = 3°С.

Сумарні температурні втрати для установки вцілому

åDt_пот = åDg + åDr + åD_гідр = 22,3 + 18,2 + 3,0 = 43,5°С.

Температури кипіння розчинів по корпусах установки:

у першому корпусі

t_1к = t_2r + D₁g + D₁r + D_1гідр = 153,2 + 0,8 + 0,4 + 1,0 = 155,4°С.

у другому

t_2к = t_3r + D₂g + D₂r + D_2гідр = 121,7 + 8,7 + 1,0 = 131,4°С.

у третьому

t_3к = t_4r + D₃g + D₃r + D_3гідр = 45,4 + 20,0 + 9,1 + 1,0 = 75,5°С.