Задание 2 2)Рассчитать двухкорпусную выпарную установку, с естественной циркуляцией, для концентрирования Gн=3000 кг/ч сахарного раствора от начальной концентрации Вн=10%, до конечной Вк=30% при следующих условиях.
Обогрев производится насыщенным водяным паром давлением р1=150кПа
Давление в барометрическом конденсаторе р2=20кПа
Длина кипятильных труб l=2м, диаметр d=28х2мм
Материал – сталь нержавеющая
Раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения 1.Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяет по основному уравнению теплопередачи
Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур
необходимо знать распределение упариваемой воды, концентрации растворов и их температур кипения по корпусам. 2.Производительность установки по выпариваемой воде определяем из уравнения материально баланса
W=
3.В первом приближении на основании практических данных, принимаем, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением
W1: W2=1,0 :1,1
Тогда W1=
W2=
4.Рассчитаем концентрацию раствора корпусам
B 1=
B2=
5.Общий перепад давлений в установке равен
кПа
Распределим перепад давлений между корпусами поровну. Тогда давление греющих паров в корпусах равны
P1=150 кПа
P2=P1-
кПа
Давление пара в барометрическом конденсаторе
=85-65=20 кПа
что соответствует заданной величине
По давлениям паров, находим их температуры к энтальпии
Давление, кПа Температура,
Энтальпия,
P1=150 t1=131,37
P2=85 t2=95,14 i=2668,6
Pбк=20 tбк=64 6.Гидродинамическую депрессию в расчетах обычно принимают
градуса на корпус вторичных паров в корпусах равны
Tвп1=t2+
Tвп2=t2+
По температурам вторичных паров определяем их давления
Температура ,
Давление ,кПа Энтальпия,
t1=96,14 P=90 i=2671,1
t2=65 Р=25,7 i=2105,4
Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности.Давление в среднем слое кипящего раствора Рср каждого корпуса определяется по уравнению:
Выберем стандартную высоту кипятильных труб Н=2 м, а коэффицент паронаполнения Е=0,5.Плотность сахарных растворов в корпусах приблизительно равна
P1=1054
; P2=1146
P1ср=90
102+
103 Па
P2ср=25,7
101+
103 Па
Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя
Давление, кПа Температура,
Теплота конденсации,
P1ср=525,4 tср=120,5 r=2251,2
P2ср=564,1 tср=135,2 r=2161,1
Определяем гидростатическую депрессию по корпусам
Физико-химическую депрессию раствора рассчитываем по формуле
Температуры кипения растворов в корпусах равны
Tn=t2+
T2=t2+
7.Полезные разности температур по корпусам равны
Тогда общая полезная разность температур
8.Расход греющего пара и тепловые нагрузки по корпусам определяем из уравнений тепловых балансов по корпусам
Q1=D
D=0,63
Q1=1478,7
9.Коэффициент теплопередачи по корпусам определяем по уравнению
Где
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение