Курсовая работа: Расчет и подбор выпарной установки

Тепловая изоляция аппарата применяется для уменьшения потерь тепла в окружающую среду и расхода греющего пара.

Расчёт толщины тепловой изоляции рассматривается при установившемся тепловом потоке q_l =const, где q_l – тепловой поток, отнесённый к единице высоты греющей камеры. При расчёте принимают, что потери в окружающую среду равны не более Q₀ = (0,03-0,05)Q₁ .

Тогда q_l = 0,05Q₁ /l , где l = 4м – высота кипятильных труб, Q₁ = 13,7*10⁶ кДж/ч = 3,81*10⁶ Дж/с.

q_l = 0,05*3,81*10⁶ /4 = 4,76*10⁴ Дж/(с*м).

Перенос теплоты из межтрубного пространства греющей камеры в окружающую среду – многостадийный процесс.

3.16.1. Теплоперенос при конденсации греющего пара.

В межтрубном пространстве имеет место конденсация греющего пара, поэтому

q_l = a_конд *pD_вн (t_гп -q1) = А(t_гп - q₁ )^3/4 *pD_вн 

a_конд = 2,035??(r_гп /l)^1/4 *(t_гп - q₁ )^-1/4 ;

А = 2,035А’(r_гп /l)^1/4 ,

??= (l_конд 3r _конд ^ 2/m _конд )^1/4 , где l_конд , r _конд ^ , m _конд – физические параметры конденсата греющего пара, причём А’ – табулирован (8, стр.40), выбираем А’=196 при температуре 150⁰ С.

r_гп = 2120 кДж/кг - теплота парообразования греющего пара при температуре 150⁰ С.

Т.о., А=10,8*10³

D_вн =1м – внутренний диаметр стенок греющей камеры.

3.16.2. Теплоперенос через стенку греющей камеры и слой изоляционного материала.

Стационарный теплоперенос теплопроводностью через стенку греющей камеры и слой изоляционного материала представляется как

q_l = p(q_ -q2)/((1/2l_ст ln(D_н /D_вн ),

q_l = p(q2 -q3)/((1/2l_из ln(D_из /D_н ),

где q1, q2, q3 - температуры внутренней стенки, стенки между изоляционным материалом и стенкой, наружной поверхности изоляционного материала;

q3 = 40⁰ С – выбирается исходя из условий безопасности обслуживания установки.

l_ст , l_из - теплопроводность стенки греющей камеры и изоляционного материала:

l_ст =16,4 Вт/мК

l_из = 0,0098 Вт/мК - теплопроводность для совелита – 85% магнезии и 15% асбеста (8, стр.44).

D_н =1,020 м– наружный диаметр стенок греющей камеры

D_из – наружный диаметр изоляции.

3.16.3. Теплоперенос от наружной поверхности изоляции в окружающую среду.

q_l = aî(q3-t_ср )pD_из 

где t_ср = 20,3⁰ С - температура окружающей среды,