Розрахунок і проектування трьохкорпусної випарної установки безперервної дії для концентрації розчину хлористого натрію, страница 2

,                                                                  (2.2)

де  – продуктивність по випарованій воді, кг/с;  – продуктивність по початковому розчину, кг/с;  – відповідно початкова і кінцева концентрація розчину, мас. долі

 кг/с.

На підставі практичних даних приймаємо, що випаровувана вода розподіляється між корпусами в співвідношенні

Тоді:

Перевірка:

W1+W2+W3= W;  0,28 + 0,31 + 0,34 = 0,93 кг/с.

Розраховуємо концентрації розчинів в корпусах:

Концентрація розчину в третьому корпусі  повинна відповідати заданій концентрації упареного розчину .

2.2 Визначення температур кипіння розчину

Температура кипіння розчину в корпусі  визначається як сума температур гріючої пари подальшого корпусу і температурних втрат

,                                                       (2.3)

де  – відповідно температурна, гідростатична і гідравлічна депресії, К.

Для визначення температур гріючої пари приймемо, що перепад тисків в установці ∆P розподіляється між корпусами порівну:

,                               (2.4)

де PГ1 – тиск гріючої пари в першому корпусі, МПа; Pбк – тиск в барометричному конденсаторі, МПа.

Тоді тиск гріючої пари, МПа, у корпусах складає:

PГ1=0,4 МПа

PГ2 = PГ1 – ∆P = 0,4 – 0,1267 = 0,2733 МПа

PГ3 = PГ2 – ∆P = 0,2733 – 0,1267 = 0,1466 МПа

Pбк = PГ3 – ∆P = 0,1466 – 0,1267 = 0,02 МПа

По тиску гріючої пари знаходимо його температуру і теплоту паротворення  (табл. 2.1) по корпусах.

Таблиця 2.1 – Температури і теплоти паротворення

Тиск, МПа

Температура, ºС

Теплота паротворення, кДж/кг

PГ1=0,4

tГ1=143,6

rГ1=2139,1

PГ2=0,2733

tГ2=130,1

rГ2=2178,8

PГ3=0,1466

tГ3=110,6

rГ3=2249,2

Pбк=0,02

tбк=60

rбк=2357,7

2.2.1 Визначення температурних втрат

Температурні втрати у випарному апараті обумовлені температурною , гідро-статичною|  і гідродинамічною  депресіями.

а) Гідродинамічна депресія викликана втратою тиску пари на подолання гідравлічних опорів тертя і місцевих опорів паропроводів при переході з корпусу в корпус. Зазвичай в розрахунках приймають  = 1,0 – 1,5 ºС на корпус. Приймемо  = 1 ºС, тоді температури вторинної пари в корпусах рівні:

tвп1 = tГ2 +  = 130,1+1=131,1 ºС

tвп2 = tГ3 +  = 110,6+1=111,6 ºС

tвп3 = tбк + =60+1=61 ºС

Сума гідродинамічних депресій:

 ºС

По температурах вторинної пари визначимо їх тиску і теплоти паротворення (табл. 2.2).

Таблиця 2.2 – Тиску  і теплоти паротворення

Температура,ºС

Тиск, МПа

Теплота паротворення, КДж/кг

tвп1=131,1

Pвп1=0,2794

rвп1=2175,9

tвп2=111,6

Pвп2=0,1513

rвп2=2229,9

tвп3=61

Pвп3=0,0201

rвп3=2354,8

б) Гідростатична депресія  обумовлюється наявністю гідростатичного ефекту, що полягає в тому, що унаслідок гідростатичного тиску стовпа рідини в трубах випарного апарату температура кипіння розчину по висоті труб неоднако|ва. Величина  не може бути точно розрахована з огляду на те, що розчин в трубах знаходиться в русі, причому величина  залежить від інтенсивності циркуляції і щільності парорідинної емульсії, що заповнює велику частину висоти кип'ятильних труб, що змінюється. Приблизно розрахунок  можливий на основі визначення температури кипіння в середньому поперечному перетині кип'ятильних труб. Величина визначається як різниця температури кипіння в середньому шарі труб  і температури вторинної пари ():

                                                                  (2.5)

Для того, щоб визначити  потрібно знайти тиск в середньому шарі (Pср) і по цьому тиску визначити температуру в середньому шарі (по таблиці властивостей насиченої водяної пари). Щільність парорідинної емульсії в трубах при бульбашковому режимі кипіння приймається рівній половині щільності розчину. Щільність розчину (при 100 °С) визначається залежно від концентрації розчину в корпусі.