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 P_Г1 – тиск гріючої пари в першому корпусі, МПа; P_бк – тиск в барометричному конденсаторі, МПа.

Тоді тиск гріючої пари, МПа, у корпусах складає:

P_Г1=0,4 МПа

P_Г2 = P_Г1 – ∆P = 0,4 – 0,1267 = 0,2733 МПа

P_Г3 = P_Г2 – ∆P = 0,2733 – 0,1267 = 0,1466 МПа

P_бк = P_Г3 – ∆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:

t_вп1 = t_Г2 +  = 130,1+1=131,1 ºС

t_вп2 = t_Г3 +  = 110,6+1=111,6 ºС

t_вп3 = t_бк + =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

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 (P_ср) 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.