Определение общей полезной разности температур и расчёт поверхности нагрева

 

Для определения полезной разности температур необходимо сначала определить тепловые нагрузки корпусов. Для первого корпуса

 

 кВт

 

Для второго корпуса

 кВт

 

При условии минимальной суммарной поверхности нагрева

 

 ^оС

 ^оС

 

Рассчитанные  отличаются от таковых, рассчитанных ранее, не более, чем на 5%, следовательно, их можно использовать для расчёта поверхности теплообмена:

 

 м²

 м²

 

Исходя из рассчитанных поверхностей теплообмена выбираем по два выпарных аппарата типоразмера 126–2860–06 на каждую ступень выпаривания. В таблице 4 приведена характеристика выбранного аппарата [1].

 

Таблица 4 - Характеристика выбранного выпарного аппарата

Nтруб	780
D1	1600
D2	2000
D3	1400
D4	3600
D5	3820
D6	1000
H	18690
H1	10300
H2	9090
H3	1850
H4	1550
L	3900
l	3110
Тип насоса	ОХГ6 - 87

 

 

Конструктивный расчёт корпусов

Определение числа кипятильных труб

 

Общее число труб определяют по уравнению

 

, где (21)

 

F – поверхность нагрева, м²;

d_р – расчётный диаметр греющих труб, м;

Н – высота труб, м [1];

При  d_p = d_вн = 0, 034 м [1].

 

 

Стандартное число труб в каждом аппарате выбранного типоразмера – 780 (по 2 аппарата на каждую ступень).

 

Размещение труб в трубных плитах и расчёт диаметра греющей камеры

 

Для шахматного пучка труб, который широко применяют в промышленной практике как самую компактную схему, связь между общим числом труб n, числом труб на диагонали b и на стороне a наибольшего шестиугольника выражается следующими соотношениями:

 (22)

. (23)

 

Решая данные уравнения для числа труб n=780, получим

 

а = 16, 62 м,

b = 32, 24 м.

 

Расстояние между осями труб или шаг t зависит от наружного диаметра d_н. Принимаем  м.

Диаметр греющей камеры определяем по формуле

 

м. (24)

 

Полученный расчётный диаметр греющей камеры меньше конструктивного (2 м). Следовательно, выбранный типоразмер подходит для нашего случая.

 

Определение размеров сепарационного пространства

 

Объем парового пространства выпарного аппарата определяется исходя из условия обеспечения достаточно полного отделения вторичного пара от капелек упариваемого раствора. Основная причина увлажнения вторичного пара заключается в поверхностном натяжении жидкости и скорости движения пара. Необходимый объём сепарационного пространства можно найти по формуле [9]:

 

, где W – количество выпариваемой воды, кг/ч; (25)

d – допустимое напряжение парового пространства, т.е

количество выпариваемой воды на 1м³ парового

пространства, кг/(м³*ч).

Приближённо d можно найти по формуле [5, 9]

, где d_атм – значение d при 1 атм, составляющее для чистой воды 2600 кг/(м³*ч), для растворов солей 1000 кг/(м³*ч). При выпаривании пенящихся растворов d_атм уменьшают примерно в 2 раза. Принимаем d_атм=1300 кг/(м³*ч).

Значение  и  выбираем в зависимости от давления в корпусах.

Значение  принимаем для нулевого уровня раствора над точкой ввода парожидкостной смеси в сепаратор.

 

 кг/(м³*ч).

 кг/(м³*ч).

 м³

 м³

 

Высоту сепарационного пространства определяем по известному диаметру D₄ [1]:

 

м

м.

 

Конструктивная высота сепарационного пространства

 

 м

 

больше расчётной, следовательно условие достаточно полного отделения капелек жидкости от вторичного пара выполняется.

 

Расчёт диаметров штуцеров и трубопроводов

 

Диаметры штуцеров и трубопроводов рассчитывают по следующей формуле:

 

, где d – диаметр штуцера, м; (26)

 

w – допустимая линейная скорость (принимается по [1], м/с;

G – часовой расход, кг/ч.

Рассчитываем диаметры для следующих штуцеров:

 

А: м

м

Б: м

м

В: м

м

Г:

м

Д: м

м

 

Рассчитанные диаметры штуцеров округляются до стандартных значений [1], которые приведены в таблице 5.

 

Таблица 5 - Обозначения, назначение и диаметры штуцеров выпарного аппарата

Обозначение штуцера

Назначение