Расчёт нагрузок корпусов выпарной установки по методу проф. И.А. Тищенко

 

Теплоёмкость дрожжевой суспензии в зависимости от концентрации а.с.в. [1] в узком интервале концентраций изменяется практически линейно. С учётом этого из уравнения теплового баланса получаем

 

, где (12)

 

 - коэффициент испарения, показывающий количество воды,

выпаренной за счёт 1 кг первичного пара;

 

 - коэффициент самоиспарения, учитывающий количество

 

воды, выпаренной за счёт тепла самоиспарения раствора;

- коэффициент тепловых потерь, учитывающий потери тепла

в окружающую среду.

В общем методе расчёта, предложенном проф. А.И. Тищенко, принимается =1, 0 и произведения двух и более коэффициентов самоиспарения равными нулю. При этом кроме того, для всех корпусов принимается , то есть не учитываются температурные потери.

В соответствии с приведённым выше уравнением (12) для первого корпуса получим:

 

 (13)

 

Для второго корпуса –

 

,

 (14)

 

Суммируя уравнения (13) и (14) получим

 

+  (15)

 

откуда находим расход греющего пара на первый корпус установки

 

. (16)

 

Теплосодержание потоков пара и жидкости определяем по паровым таблицам в зависимости от давления (таблица 1).

 

Таблица 1- Теплосодержание паров и конденсата по корпусам, кДж/кг

Поток	1-й корпус (t1=90, 5оС, p1=0, 71 атм)	2-й корпус (t2=64 оС, p2=0, 23 атм)
Первичный пар	2662	2608
Вторичный пар	2608	2662
Конденсат	377, 1	272, 35

 

 кг/с

 кг/с

 кг/с

 кг/с

 кг/с.

 

Теплоёмкость дрожжевой суспензии определяем графически в зависимости от концентрации а.с.в.

 

Тепловой баланс установки

 

По левой части уравнения (4*) определяем приход тепла

 

 кДж/(кг*с)

 

По правой части того же уравнения определяем расход тепла

 

откуда

кДж/(кг*с) = 3, 2% от .

 

Так как , то нагрузки по корпусам рассчитаны с достаточной точностью и расчёт можно продолжать.

 

Расчёт коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

 

В выпарном аппарате тепло передаётся от теплоносителя через стенку к кипящей жидкости. Передача тепла подчиняется общеизвестному уравнению

 

, (17)

где Q – количество переданного тепла, Вт;

F – поверхность теплообмена, м²;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²*^оС);

 - полезная разность температур, ^оС;

Коэффициент теплопередачи К рассчитывается по следующей формуле:

 

, (18)

 

где  и  - коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя (греющего пара) к стенке и от стенки к кипящей жидкости, Вт/(м²* ^оС);

- толщина стенки, м;

- коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м²* ^оС);

 - сумма термических сопротивлений загрязнений, (м²* ^оС)/ Вт;

Коэффициенты теплоотдачи рассчитываются по критериальным уравнениям, в которые входят следующие критерии подобия:

 - критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность

перехода тепла на границе поток – стенка;

 - критерий Прандтля, учитывающий физические свойства

теплоносителя;

 - критерий Рейнольдса, характеризующий соотношение сил

инерции и трения в потоке;

- критерий Галилея, характеризующий соотношение сил

тяжести и трения;

 - критерий Грасгофа, характеризующий режим движения

при свободной конвекции;

 - критерий конденсации, характеризующий изменение

агрегатного состояния теплоносителя.

Критерии подобия включают величины, которые входят в условия однозначности и имеют следующие параметры:

 - коэффициент теплопроводности среды, Вт/(м²* ^оС);

 - динамический коэффициент вязкости, Па*с;

 - кинематический коэффициент вязкости, м²/с;

с - удельная теплоемкость, кДж/(кг*^оС);

g – ускорение свободного падения, м²/с;

w – скорость потока, м/с²;

l – определяющий геометрический размер, м;

 -разница между температурами конденсации и стенки, в

критерии конденсации и  в критерии ;

 - коэффициент объёмного расширения, ^оС^-1;

 - плотность, кг/м³.

Теплоотдача от конденсирующегося пара осуществляется, как правило в условиях плёночной конденсации [3, 11]. Коэффициент теплоотдачи  рассчитывается по критерию , который в свою очередь определяется произведением . В качестве определяющей температуры при выборе физических параметра конденсата принимается средняя температура стекающей плёнки:

 

, где .

 

Скрытая теплота конденсации определяется при . Определяющим размером принимается высота труб Н = 6 м [1]. Физические параметры конденсата определяются по [8, с. 537] для каждого корпуса (таблица 2).

 ^оС

 ^оС

 ^оС

 ^оС

 

Таблица 2 - Физические параметры конденсата

Параметр