Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Б3.В.7 «Теоретические основы теплотехники»

Б3.В. ОД.7 «Теоретические основы теплотехники»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

и задания к курсовой работе

по теме: «Расчёт многокорпусной выпарной установки»

 

140100 «Теплоэнергетика»

Специальность 140106 «Энергообеспечение предприятий»

 

Уфа – 2012

Рекомендовано к печати кафедрой «Теплотехника и энергообеспечение предприятий» (протокол № 1от «28» августа 2012г.) и методической комиссией энергетического факультета (протокол № 3 от 15.11. 2012г.).

 

Составители: к.т.н., доцент Инсафуддинов С.З.

к.т.н., доцент Юхин Д.П.

 

Рецензент: доцент кафедры

«Технология металлов и ремонт машин», к.т.н. Фаюршин А.Ф.

 

Ответственный за выпуск: зав. кафедрой

«Теплотехника и энергообеспечение

предприятий», к.т.н. Инсафуддинов С.З.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

	Основные условные обозначения
	Задание на проектирование
	Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов
	Расчёт концентраций упариваемого раствора
	Определение температур кипения растворов
	Расчёт полезной разности температур
	Определение тепловых нагрузок
	Выбор конструкционного материала
	Расчёт коэффициентов теплопередачи
	Распределение полезной разности температур
	Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи
	Определение толщины тепловой изоляции
	Расчёт барометрического конденсатора
	Определение расхода охлаждающей воды
	Расчёт диаметра барометрического конденсатора
	Расчёт высоты барометрической трубы
	Расчёт производительности вакуум-насоса
	Заключение
	Библиографический список

Основные условные обозначения

 

с – теплоёмкость, дж/(кг∙К);

d – диаметр, м;

D – расход греющего пара, кг/с;

F – поверхность теплопередачи, м²;

G – расход, кг/с;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Н – высота, м;

I – энтальпия пара, кДж/кг;

I – энтальпия жидкости, кДж/кг;

К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м² ∙ К);

Р – давление, Мпа;

Q – тепловая нагрузка, кВт;

q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

r – теплота парообразования, кДж/кг;

T, t – температура, град;

W, w – производительность по испаряемой воде, кг/с;

x – концентрация, % (масс.);

α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м² ∙ К);

ρ – плотность, кг/м³;

μ – вязкость, Па ∙ с;

λ – теплопроводность, Вт/(м ∙ К);

σ – поверхностное натяжение, Н/м;

Re – критерий Рейнольдса;

Nu – критерий Нуссельта;

Pr – критерий Прандтля.

Индексы:

1, 2, 3 – первый, второй, третий корпус выпарной установки;

в – вода;

вп – вторичный пар;

г – греющий пар;

ж – жидкая фаза;

к – конечный параметр;

н – начальный параметр;

ср – средняя величина;

ст – стенка.

 

 

Задание на проектирование.

Спроектировать многокорпусную выпарную установку для концентрирования водного раствора.

Условия проектирования:

1) Вид раствора;

2) Требуемая производительность выпарной установки G_H, кг/ч;

3) Начальная концентрация раствора x_н ,%;

4) Конечная концентрация раствора x_к, %;

5) Давление насыщенного водяного пара при подогреве

раствора P_r1, МПа;

6) Давление пара в барометрическом конденсаторе P_бк , МПа;

7) Прототип проектируемого выпарного аппарата (тип и исполнение)

8) Взаимное направление пара и раствора – противоток;

9) Отбор экстра пара – нет;

10) температура поступающего раствора – при температуре кипения.

 

Вид раствора выбирается по последней цифре зачетной книжки согласно таблице 1.

Таблица 1. Определение вида выпариваемого раствора

Раствор	Последняя цифра номера зачетной книжки
NaOH	-	*	-	-	-	*		-	-	*
NaNO3	-	-	*	-	-	-	*		-	-
K2CO3	*	-	-	*	-	-	-	*	-	-
NH4NO3	-	-	-	-	*	-	-	-	*	-

 

Требуемая производительность численно равна двум последним цифрам номера зачетной книжки, т/ч.

Начальная концентрация раствора численно соответствует последней цифре зачетной книжки (если последняя цифра «0» принимается x_н=0,5%).

Конечная концентрация раствора численно равна двум последним цифрам номера зачетной книжки.

Давление насыщенного водяного пара, кПа численно равно четырем последним числам номера зачетной книжки.

Давление пара в барометрическом конденсаторе, Па численно равно трем последним цифрам номера зачетной книжки помноженных на 100.

Число корпусов в выпарном аппарате определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – 2 корпуса, если нечетная – 3 корпуса).

Тип циркуляции раствора определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – естественная циркуляция, если нечетная – принудительная).

Тип аппарата определяется по четности суммы всех цифр номера зачетной книжки. (если сумма четное число – 2 тип, если нечетная – 1 тип).

Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи, м²:

(1)

Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур Δt_п необходимо знать распределение упариваемой воды, концентраций растворов и их температур кипения по корпусам. Эти величины находят методом последовательных приближений.

Первое приближение при расчете.

Производительность установки по выпариваемой воде определяют из уравнения материального баланса:

(2)

где – расход упариваемого раствора, кг/с; начальная концентрация раствора, % (масс.); конечная концентрация раствора, % (масс.).