Курсовая работа: Двухкорпусная выпарная установка

где Н- высота кипятильных труб в аппарате, м; ρ – плотность кипящего раствора, кг/м³ ; ε – паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), м³ /м³ .

Для выбора значения H необходимо ориентировочно оценить поверхность теплопередачи выпарного аппарата F_ор . При кипении водных растворов можно принять удельную тепловую нагрузку аппаратов с естественной циркуляцией q = 20000 – 50000 Вт/м² . Примем q = 40000 Вт/м² . Тогда поверхность теплопередачи первого корпуса ориентировочно равна:

F_ор = Q/q = ω_1* r₁ /q,

где r₁ – теплота парообразования вторичного пара, Дж/кг.

F_ор = Q/q = ω_1* r₁ /q = 0,346_* 2121,2_* 10³ / 40000 = 18,4 м² .

По ГОСТ 11987 – 81 трубчатые аппараты с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой состоят из кипятильных труб, высотой 4 и 5 м при диаметре d_н = 38 мм и толщине стенки δ_ст = 2 мм. Примем высоту кипятильных труб H = 4 м.

При пузырьковом (ядерном) режиме кипения паронаполнение ε = 0,4 – 0,6.Примем ε = 0,5.

Плотность водных растворов, в том числе NaCl [6], при температуре 20 ⁰ С и соответствующих концентрациях в корпусах равна:

ρ₁ = 1145 кг/м³ , ρ₂ = 1323014 кг/м³ .

При определении плотности растворов в корпусах пренебрегаем изменением ее с повышением температуры от 20 ⁰ С до температуры кипения ввиду малого значения коэффициента объемного расширения и ориентировочно принятого значения ε.

Давления в среднем слое кипятильных труб корпусов (в Па) равны:

Р_{1 ср} . = Р _{вп 1} + ρ_1* g_* Н_* (1- ε)/2 = 47,069*10⁴ + 1145_* 9,8_* 4_* (1 – 0,5)/2 = 48,2_* 10⁴ ;

Р_{2 ср} . = Р _{вп 2} + ρ_2* g_* Н_* (1- ε)/2 =2,1 _* 10⁴ + 1323,14_* 9,8_* 4_* (1 – 0,5)/2 = 3,4_* 10⁴ .

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя [1]:

P, МПа t, ⁰ C r, кДж/кг

P_1ср = 0,0,48t_1ср =149,6 r_вп1 = 2121,32

P_2ср = 0,034 t_2ср =71,38 r_вп2 = 2329,6

Определим гидростатическую депрессию по корпусам (в ⁰ C):

Δ₁ ^// = t_1ср - t_вп1 =149,6– 148,8 = 0,8;

Δ₂ ^// = t_2ср - t_вп2 = 71,38-60,7=10,68

Сумма гидростатических депрессий

ΣΔ^// = Δ₁ ^// +Δ₂ ^// + Δ₃ ^// = 0,8+10,68=11,48.

Температурную депрессию Δ^/ определим по уравнению

Δ^/ = 1,62_* 10^-2 _* Δ_атм ^/ _* Т² / r _вп ,

где Т – температура паров в среднем слое кипятильных труб, К; Δ_атм ^/ - температурная депрессия при атмосферном давлении.

Находим значение Δ^/ по корпусам (в ⁰ C):

Δ^/ ₁ = 1,62_* 10^-2 _* (149,6 + 273)² _* 1,64 / 2121,32 = 2,24;

Δ^/ ₂ = 1,62_* 10^-2 _* (71,32 + 273)² _* 5,04 / 2339,6 = 4,16;

Сумма температурных депрессий