Полезные разности температур по корпусам

Dt_П1 = t_г1 – t_К1 = 183,2 – 170,07 = 13,13 ^оС.

Dt_П2 = t_г2 – t_К2 = 166,3 – 146,74 = 19,56 ^оС.

Dt_П3 = t_г3 – t_К3 = 140,6 – 87,43 = 53,17 ^оС.

 

Суммарная полезная разность температур:

åDt_П =Dt_П1 + Dt_П2 + Dt_П3 = 13,13 + 19,56 + 53,17 = 85,86 ^оС.

 

Проверка суммарной полезной разности температур:

åDt_П = t_г1 – t_БК1 - (åD^/ + åD^// + åD^///) =183,2 –53,6 – (24,14 + 16,6 +3,0) = 85,86 ^оС.

 

2.1.5. Определение тепловых нагрузок.

Совместным решением уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения балансов по воде для всей установки определяем расход греющего пара в 1-ый корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам.

Q₁ = D₁ ^. (J_Г1 – i₁) = 1,03^. [G_Н ^. C_Н ^. (t_К1 – t_К) W₁ ^. (J_В1 – C_В ^. t_К1) + Q_{1 КОНЦ}];

Q₂ = W₁ ^. (J_Г2 – i₂) = 1,03^. [(G_Н – W₁) ^. C₁ ^. (t_К2 – t_К1) + W₂ ^. (J_В2 – C_В ^. t_К2) + Q_{2 КОНЦ}];

Q₃ = W₂ ^. (J_Г3 – i₃) = 1,03^. [(G_Н – W₁ – W₂) ^. C₂ ^. (t_К3 – t_К2) + W₃ ^. (J_В3 – C_В ^. t_К3) + Q_{3 КОНЦ}];

W = W₁ + W₂ + W₃.

где Q₁, Q₂,Q₃ – тепловые нагрузки по корпусам, кВт;

D – расход греющего пара в 1-ый корпус, кг/с;

1,03 – коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду;

J₁, J₂, J₃ энтальпии греющих паров по корпусам кДж/кг;

J_В1, J_В2, J_В3 – энтальпии вторичных паров по корпусам кДж/кг;

При решении уравнения баланса можно принимать, что

J_В1 @ J_Г2; J_В2 @ J_Г3; J_В3 @ J_БК;

i₁, i₂, i₃ – энтальпии конденсата по корпусам, кДж/кг;

С_В – теплоёмкость воды кДж/кг ^. К;

С_Н, C₂, C₃ – теплоёмкость раствора начальной концентрации в первом корпусе и втором корпусе, соответcтвенно, кДж/кг ^, К, [3];

Q_{1 КОНЦ}, Q_{2 КОНЦ}, Q_{3 КОНЦ} – теплота концентрирования по корпусам, кВт;

t_н – температура кипения исходного раствора при давлении в 1-ом корпусе, ^оС.

Анализ зависимостей теплоты концентрирования от концентрации и температуры [5] показал, что она наибольшая для третьего корпуса. Поэтому проведём расчёт теплоты концентрирования для 3-го корпуса.

Q_{3 КОНЦ} = G_СУХ ^. Dq,

где Q_{3 КОНЦ} – производительность аппарата по сухому веществу KOH, кг/с;

Dq – разность интегральных теплот растворения при концентрациях X₂ и X₃, кДж/кг.

Q_{3 КОНЦ} = G_П ^. X_Н ^. Dq = 11.12 + 0,05 ^. (963,7 - 838,0) = 69,9 кВт.

Сравним Q_{3 КОНЦ} с ориентировочной нагрузкой для 3-го корпуса Q_{3 ОР}:

Q_{3 ОР} = (G_Н – W₁ – W₂) ^. (t_К3 – t_К2) + W₃ ^. (J_В3 – C_В ^. t_К3) = (11,12 - 2,95 - 3,24) ^. 3,58 ^. (87,0 – 146,74) + 3,53 ^. (2596 – 4,19 ^. 87,43) = 6816 кВт.

Q_{3 КОНЦ} составляет значительно меньше 3% от Q_{3 ОР}, поэтому в уравнениях тепловых балансов по корпусам пренебрегаем величиной Q_{3 КОНЦ}..

Q₁ = D ^. (2787 – 778,1) = 1,03 ^.[11,12 ^. 3,9 ^. (170,7 - 168,3) + W₁ ^. (2772 – 4,19 ^. 170,07)];

Q₂ = W₁ ^. (2772 – 704) = 1,03 ^.[(11,12 – W₁) ^. 3,85 ^. (146,74 - 170,07) + W₂ ^. (2741 – 4,19 ^. 146,74)];

Q₃ = W₂ ^. (2741 – 593) = 1,03 ^.[(11,12 – W₁ – W₂) ^. 3,58 ^. (87 - 146,74) + W₃ ^. (2596 – 4,19 ^. 87,43)];

9,72 = W₁ + W₂ + W₃.

Решение системы уравнений даёт следующие результаты:

D = 3,464 кг/с;

W₁ = 3,04 кг/с; Q₁ = 6407 кВт;

W₂ = 3,21 кг/с; Q₂ = 6099 кВт;

W₃ = 3,47 кг/с; Q₃ = 6896 кВт.

Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых (W₁ = 2,95 кг/с, W₂ = 3,24 кг/с, W₃ = 3,53 кг/с) не превышает 3%, поэтому в дальнейших расчётах не производим пересчёт концентраций и температур кипения растворов по корпусам. В случае, если это расхождение составит больше 5%, необходимо заново пересчитать концентрации, температурные депрессии и температуры кипения растворов, положив в основу расчёта новое, полученное из решения балансовых уравнений распределение по корпусам нагрузок по испаряемой воде.

 

 

Таблица 1

Параметры растворов и паров по корпусам.

 

№	Наименование параметра	1-й корпус	2-й корпус	3-й корпус
	Производительность по упариваемой воде, W, кг/с.	3,04	3,21	3,47
	Концентрация растворов, X, %	6.8	11,3	40,0
	Давление греющих паров, PГ, Па	107,9 . 104	72,42 . 104	36,94 . 104
	Температура греющих паров, tГ, ОC	183,2	166,3	140,6
	Температурные потери, åD, град.	3,77	6,14	33,83
	Температура кипения раствора,, tК, ОC	170,07	146,74	87,43
	Полезная разность температур, DtП, град.	13,13	19,56	53,17