Уточнение значений W1, W2, W3 на основе величин, содержащихся в предварительном варианте таблицы, путём совместного решения системы уравнений:

Q1=D1(h1-ck1T1)=S0c0(t1-t0)+W1(i1-cpt1)

Q2=(W1-E1)(h2-ck2T2)=S1c1(t2-t1)+W2(i2-cpt2)

Q3=W2(h3-ck3T3)=S2c2(t3-t2)+W3(i3-cpt3), которые описывают тепловые балансы корпусов (кроме первого корпуса) и дoполненный уравнением:

W= W1+ W2+ W3.

Пусть X1 = h1 - ck1T1 = 2117,1 кДж/кг

X2 = h2 - ck2T2 = 2208,4 кДж/кг

X3 = h3 - ck3T3 = 2300,5 кДж/кг

Y1 = t1 - t0 = 21,7 0С

Y2 = t2 - t1 = -33,9 0С

Y3 = t3 - t2 = -46,0 0С

Z1 = i1 - cpt1 = 2193,3 кДж/кг

Z2 = i2 - cpt2 =2279,9 кДж/кг

Z3 = i3 - cpt3 = 2390,8 кДж/кг, где Со - теплоёмкость исходного раствора (10% (NH4)2SO4 при температуре кипения t0 = 101,5 0С): Со=3,65 кДж/кгК (4, стр.59).

По (3, стр.535) находим:

ck1 = 1,005 ккал/кгК = 4,21 кДж/кгК (при 150,0 0С)

ck2 = 1,002 ккал/кгК = 4,19 кДж/кгК (при 118,8 0С)

ck3 = 1,000 ккал/кгК = 4,19 кДж/кгК (при 83,6 0С)

cp =4,18 кДж/кгК

Т.о., W1 = X2E2/(X2+cpY2) + Soc0Y2/(X2+cpY2)+ +Z2W2/(X2+cpY2) = 1,1031 W2 +2009,7

W2 = Y3S0c0/(X3+cpY3+Z3) + Z3W/(X3+cpY3+Z3)-(cpY3+Z3) * W1/(X3+cpY3+Z3) = -0,4887 W1 +5630,7

Решая систему уравнений, получим:

W1 = 5342 кг/ч

W2 = 3021 кг/ч

W3 = 3638 кг/ч.

3.6. Расчёт предварительных значений тепловых потоков:

Q1 = S0c0(t1-t0)+W1(i1-cpt1) = =20000*3,65*21,7+5342*2193,3=13,3*106 кДж/ч = 3,69*106 Вт

Q2=(W1-E1)(h2-ck2T2)=(5342-3000)*2208,4=5,17*106 кДж/ч= =1,44*106 Вт

Q3=W2(h3-ck3T3)=3021*2300,5=6,95*106 кДж/ч =1,93*106 Вт.

3.7. Расчёт комплексов А1, А2, А3, Во1, Во2, Во3.

3.7.1. A-комплекс, включающий теплофизические величины и зависящие от температур Т.

Примем высоту труб Н = 4000мм = 4м.

Для вертикальных труб:

А=0,94(l3r2rg/mH)1/4

Справочные данные: l,r,--m - (3,стр.512); r- (3, стр. 523).

Ускорение свободного падения g = 9,82 м/с2. Заполним таблицу:

3.7.2. Во - коэффициенты отражающие свойства кипящего раствора и зависящие от давлений а, следовательно, и температур кипения в корпусах:

B0i = B0iB*j3,33, где B0iB = 46р0,57,

j - относительный коэффициент теплоотдачи для водных растворов неорганических веществ. j при пузырьковом кипении (NH4)2SO4 при атмосферном давлении найдем из графика зависимости j-а. График 1 строим на основании данных таблицы (1, стр. 40):

при а=10% j = 0,84

а=20% j = 0,68

На основании данных графика, заполняем таблицу:

3.8. Выбор конструкционного материала для выпарного аппарата.

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора хлорида натрия в интервале изменения концентраций от 10 до 25%(5, стр. 309). В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х18Н10Т. Скорость коррозии её менее 0,1мм/год (точечная коррозия). Коэффициент теплопроводности l--= 16,4 Вт/м*К (5, стр. 101).

3.9. Расчёт поверхности теплообмена.

3.9.1. Расчёт комплексов для нахождения поверхности нагрева корпусов.

В случае равенства поверхностей обмена отдельных корпусов основное расчетное уравнение имеет вид:

Dс=1/F4/3S(Qi/Ai)4/3 + 1/FS(Qidст/lст) + 1/F0,3S(Qi/B0i)0,3,

где dст =2мм=0,002м - толщина стенки трубок. Заполним вспомогательную таблицу:

3.9.2 Расчёт поверхности теплообмена.

Ведем в таблице:

На основании табличных данных строим график зависимости Dс от F, по которому определяем по известной Dс=96,40С истинную F: F = 100,7м2.

Тогда D1 = 18,60С

D2 = 29,00С?

D3 = 44,80С

Тогда Dс=D1+D2+D3= 96,40С.

3.10. Заполнение окончательного варианта таблицы.

Давления и энтальпии были взяты из (2, стр. 17).

Таблица сошлась.

3.11. Уточнение значений W1, W2, W3 .

Уточнение значений W1, W2, W3 на основе величин, содержащихся в окончательном варианте таблицы (см.3.5.).

Пусть

X1 = h1 - ck1T1 = 2076,9 кДж/кг

X2 = h2 - ck2T2 = 2186,5 кДж/кг

X3 = h3 - ck3T3 = 2278,1 кДж/кг

Y1 = t1 - t0 = 29,9 0С

Y2 = t2 - t1 = -33,4 0С

Y3 = t3 - t2 = -54,6 0С

Z1 = i1 - cpt1 = 2172,3 кДж/кг

Z2 = i2 - cpt2 =2258,6 кДж/кг

Z3 = i3 - cpt3 = 2390,9 кДж/кг,

где Со - теплоёмкость исходного раствора (10 % NaCl при температуре кипения t0 = 101,5 0С): Со=3,65 кДж/кгК (4, стр.59).

По (3, стр.535) находим:

ck1 = 1,005 ккал/кгК = 4,21 кДж/кгК (при 150,0 0С)

ck2 = 1,002 ккал/кгК = 4,19 кДж/кгК (при 118,8 0С)

ck3 = 1,000 ккал/кгК = 4,19 кДж/кгК (при 83,6 0С)

cp =4,18 кДж/кгК

Т.о., W1 = X2E2/(X2+cpY2) + Soc0Y2/(X2+cpY2)+ +Z2W2/(X2+cpY2) = 1,1033 W2 +2014,7

W2 = Y3S0c0/(X3+cpY3+Z3) + Z3W/(X3+cpY3+Z3)-(cpY3+Z3) * W1/(X3+cpY3+Z3) = -0,4870 W1 +5563,0

Решая систему уравнений, получим:

W1 = 5303 кг/ч

W2 = 2980 кг/ч

W3 = 3717 кг/ч.

3.12. Расчёт окончательных значений тепловых потоков:

Q1 = S0c0(t1-t0)+W1(i1-cpt1) = =20000*3,65*29,9+5303*2172,3=13,7*106 кДж/ч

Q2=(W1-E1)(h2-ck2T2)=(5303-3000)*2186,5=5,05*106 кДж/ч

Q3=W2(h3-ck3T3)=2980,4*2 278,1=6,79*106 кДж/ч.

3.13. Оценка погрешности определения.

Для Q1 : |(Q1 - Q1ут)/ Q1ут|=|(13,3-13,7)/13,7|=2,9%

Q2 : |(Q2 - Q2ут)/ Q2ут|=| (5,17-5,05)/5,05|= 2,4%

Q3 : |(Q3 - Q3ут)/ Q3ут|=|(6,95-6,79)/6,79|=2,4%

Погрешность менее 5%, следовательно, считаем, что приближения сошлись.

3.14. Расход греющего пара в первом корпусе.

D1 = Q1/(h1-ck1T1) = 13699720/2076,9=6596 кг/ч

3.15. Выбор стандартного выпарного аппарата.

Fраб = F/y,

Где y = 0,75 - коэффициент использования.

Fраб = 100,7/0,75=134,3 м2.

Выбор стандартного выпарного аппарата (кафедральный стенд ПАХТа):

Номинальная поверхность теплообмена 160 м2

Действительная поверхность теплообмена при диаметре трубок 38*2 и L = 4000мм: 154 м2

Количество труб 361

Диаметр греющей камеры D1=1000мм

Диаметр сепаратора D2=1400мм

Высота до брызгоотделителя H1=1600мм

Диаметр циркуляционной трубы D3=700мм

Диаметр и высота трубы вскипания D4=700мм и H4=2000мм

Расстояние между осями 1600мм

Расстояние между болтами на опорах B1= 1540мм

Расстояние между болтами на опорах B2=1390мм

Высота аппарата H=10550мм

Избыточное расчётное давление: в греющей камере 3; 6; в сепараторе-0,92; 1; 3;6.

Завод изготовитель УзХимМаш.

3.16. Расчёт тепловой изоляции аппарата.

Тепловая изоляция аппарата применяется для уменьшения потерь тепла в окружающую среду и расхода греющего пара.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5