Дослідження процесу випарювання їдкого калію, аналіз його виробництва, страница 6

                                                                (3.5)

Для того, щоб визначити  потрібно знайти тиск у середньому шарі (P_ср) і по цьому тиску визначити температуру в середньому шарі (по таблиці властивостей насиченого водяного пару). Щільність парожидкостній емульсії в трубах при пузирьковом режимі кипіння приймається рівній половині щільності розчину. Щільність розчину  (при 100 °С) визначається залежно від концентрації розчину в корпусі.

Тиск в середньому перетині кип'ятильних труб (у МПа) дорівнює сумі тисків вторинного пару в корпусі й гідростатичному тиску стовпа рідини (∆P_ср ) у цьому перетині труби довжиною H:

P_ср = P_вп + ∆P_ср = P_вп +

Для вибору значення H потрібно орієнтовно визначити поверхню теплопередачі випарного апарата. При кипінні водяних розчинів можна прийняти властиве теплове навантаження апаратів із природною циркуляцією q = 10000 ÷ 30000 Вт/м².  Приймемо q = 20000 Вт/м². Тоді поверхня теплопередачі першого корпуса орієнтовно буде дорівнювати:

За ДСТ 11987—81 для випарного апарата із природною циркуляцією й винесеною камерою, що гріє, найближча буде поверхня – 94 м² при діаметрі труб 38x2 мм і довжині труб Н = 4000 мм.

Тиск в середньому шарі кип'ятильних труб корпусів рівні:

P_{1порівн} =P_вп1 + МПа

        P_{2порівн}=P_вп2 + МПа

P_{3порівн}=P_вп3+ МПа

Цим тискам відповідають наступні температури кипіння й теплоти паротворення (табл. 3.3):

     Таблиця 3.3 - Температури кипіння й теплоти паротворення

Тиск, МПа	Температура, ºС	Теплота паротворення, кдж/кг
P1порівн = 0,599	t1порівн=163,8	r1порівн=2083
P2порівн = 0,308	t2порівн=138	r2порівн=2154
P3порівн = 0,033	t3порівн=71,5	r3порівн=2332

Визначаємо гідростатичну депресію по корпусах

 

Сума гідростатичних депресій становить:

   

в) Температурна депресія визначається по рівнянню:

,                                                               (3.6)

де Т_ср =(t_ср + 273), К;  – температурна депресія при атмосферному тиску, ºС;  – теплота паротворення вторинного пару, кдж/кг.

Визначається величина  як різниця  між температурами кипіння розчину й чистого розчинника (води) при атмосферному тиску.  Температури кипіння розчину при атмосферному тиску залежно від концентрації дані в довідковій літературі, наприклад, [1].

 Знаходимо значення  по корпусах:

               ºС

                ºС

                ºС

Сума температурних депресій дорівнює:

Тоді температури кипіння розчинів по корпусах рівні:

 ºС

ºС

 ºС

3.4 Розрахунок корисної різниці температур

Необхідною умовою передачі тепла в кожному корпусі є наявність деякої корисної різниці температур пару, що гріє, і киплячого розчину.

Корисні різниці температур по корпусах рівні:

 ºС

 ºС

 ºС

Загальна корисна різниця температур:

      ºС

Перевіримо загальну корисну різницю температур:

3.5 Визначення теплових навантажень

Витрата гріючого пару у першому корпусі, продуктивність кожного корпуса по воді, що випарюється, і теплові навантаження по корпусах визначаються шляхом спільного рішення рівнянь теплових балансів по корпусах і рівняннями балансу по воді для всієї установки:

     (3.7)

Тому що , а , то

                              (3.8)

                    (3.9)

                   (3.10)

                                  W=W₁+ W₂+ W₃,                                                                                                       (3.11)

де D – витрата пару, що гріє, у першому корпусі, кг/з; - ентальпія пару і конденсату, відповідно, Дж/кг; 1,03, 1,02, 1,01 - коефіцієнти, що враховують 3; 2; 1 % втрат тепла в навколишнє середовище по корпусах, відповідно (втрати тепла звичайно приймають у розмірі 2- 6% від теплового навантаження апарата);  – питома теплоємність, Дж/кг∙ ДО;  – теплота концентрування по корпусах.  Величинами  зневажаємо, оскільки ці величини значно менше прийнятих втрат тепла; t_н – температура кипіння вихідного розчину, що подається в перший корпус,  – температура кипіння в i-ом корпусі.