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

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 5Следующая ⇒

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, 5^оС, 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.

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

Таблица 2 - Физические параметры конденсата

Параметр

1-й корпус

2-й корпус

t_конд, ^оС

109, 5

t_пл, ^оС

106, 4

102, 4

Скрытая теплота конденсации r, кДж/кг

2249, 4

2248

Динамическая вязкость, 10⁶Па*с

265, 4

275, 8

Кинематическая вязкость, 10⁶*м²/с

0, 278

0, 288

Теплоёмкость, кДж/(кг*^оС)

4, 23

Плотность, кг/м³

953, 5

956, 3

Коэффициент теплопроводности среды, 10²*Вт/(м*^оС)

68, 43

68, 35

Рассчитываем критерии подобия и коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке по корпусам:

- для первого корпуса

следовательно, критерий Нуссельта рассчитываем по уравнению

(19)

- для второго корпуса

Уравнение для расчёта коэффициента теплоотдачи от стенки к суспензии выбирают в зависимости от режима движения суспензии. Для этого случая рекомендовано следующее расчётное уравнение [6, 11]:

(20)