Курсовая работа: Расчет и подбор выпарной установки

a_о = a_о ^, + a_о ^,, ,

где a_о ^,, = с(((273+q3)/100)⁴ – ((273+ t_ср )/100)⁴ )/ (q3-t_ср )

с =eС_ч - константа излучения, зависящая от рода материала и состояния поверхности излучения:

e=0,96степень чёрноты поверхности изоляции 8, стр.43);

С_ч =5,7 Вт/м² К⁴ – коэффициент излучения абсолютно чёрного тела,

с = 0,96*5,7 = 5,5 Вт/м² К⁴

Тогда a_о ^,, =5,5(96,0 - 74,0)/19,7 = 6,1 Вт/м² К.

a_о ^, = N*((q3-t_ср )/D_из ^m ⁿ

Найдём произведение критериев Прандтля и Грасгофа Gr*Pr:

Критерий Прандля для воздуха в диапазане температур 10-500⁰ С при атмосферном давлении остаётся практически постоянным и равным 0,722.

Критерий Грасгофа Gr = gD_из ³ bDt/n2где b= 1/(273+30,2)=0,0033 – коэффициент объёмного расширения воздуха, n = m/r =0,014*10^-3 м² /с  кинематическая вязкости воздуха при температуре 30,2⁰ С,m = 0,018*10-3Н*с/м² динамическая вязкость воздуха при температуре 30,2⁰ С (9,стр. 107);r =1,2928 кг/м³ плотность воздуха при тех же условиях (9, стр.33), l = 4 м.

Для определения величины критерия Грасгофа необходимо располагать значением D_из , который, собственно, является искомым в проводимом расчёте. Однако для рачёта не требуется точного значения произведения Gr*Pr и достаточно лишь располагать порядком этой величины. В связи с этим в выражения для критерия Грасгофа вместо D_из можно подставить значение наружного диаметра корпуса аппарата D_н = 1,020 м.

Тогда критерий Грасгофа Gr = 9,81*(1,020)³ *0,0033*(40-20,3)/0,014*10^-3 )2=3,4*10¹⁰ .

Произведение критериев Прандтля и Грасгофа Gr*Pr = 2,4*10⁹ .

Т.к. произведение критериев Прандтля и Грасгофа (Gr*Pr)>2*10⁷ , то n = 1/3; m=0; N=1,450 (1, стр.20).

Тогда a_о ^, = 1,450*(40-20,3)^0,33 = 3,9 Вт/м² К.

Следовательно, a_о = a_о ^, + a_о ^,, = 3,9 + 6,1 = 10 Вт/м² К.

3.16.4. Расчёт толщины изоляции.

Толщину тепловой изоляции находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

a_о (q3-t_ср ) = (l_из /d _из )(q2 -q3

Причём q2 – температура наружной поверхности аппарата, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции _ принимают равной температуре греющего пара 150⁰ С.

Тогда d _из = l_из (q2 -q3)/a_о (q3-t_ср ) = 0,098*(150-40)/10(40-20,3) = 0,055м = 55мм

Принимаем толщину тепловой изоляции 0,055м и для других корпусов.

4. Механический расчёт аппаратов выпарных установок.

Механический расчёт выполняется для первого корпуса (корпус, представленный в графической части проекта).

4.1. Греющая камера.

4.1.1. Расчёт толщины стенки греющей камеры.

Корпус греющей камеры выпарного аппарата представляет собой вертикальную обечайку, работающую для первого корпуса выпарной установки под внутренним, избыточным давлением, равном давлению греющего пара р= 0,476 МПа = 4,85 ат.

Номинальная расчётная толщина стенки рассчитывается по формуле:

d_ст ’= pD/(2[s]jp)