So = 20500 кг/час = 5,69 кг/сек Соль – Na2SO4 ao = 11 % a2 = 30 % to = 82 oC Ргр = 4 атм = 4,05*105 Па Рвак = 600 мм.рт.ст. = 0,79993*105 Па Е = 1000 кг/час = 0,278 кг/сек tд = 14oC W = 0,12 м/сек tв ’ = 10oC (Решение → 13885)

Заказ №38752

So = 20500 кг/час = 5,69 кг/сек Соль – Na2SO4 ao = 11 % a2 = 30 % to = 82 oC Ргр = 4 атм = 4,05*105 Па Рвак = 600 мм.рт.ст. = 0,79993*105 Па Е = 1000 кг/час = 0,278 кг/сек tд = 14oC W = 0,12 м/сек tв ’ = 10oC

Решение:

Общее количество выпаренной воды составляет: W = So*(1 - 𝑎𝑜 𝑎2 ) = 5,69*(1 – 0,11 0,30 ) = 3,60 (кг/сек) Предварительное распределение W по корпусам выполним с учетом отбираемого экстра-пара Е1: W2 = 𝑊− 𝐸1 2 = 3,60−0,278 2 = 1,661 (кг/сек) W1 = W – W2 = 3,60 – 1,661 = 1,939 (кг/сек) Проверка: W2 = W1 – E1 = 1,939 – 0,278 = 1,661 (кг/сек) Концентрация раствора в I корпусе находится по формуле: W1 = So*(1 - 𝑎𝑜 𝑎1 ), отсюда: а1 = ао 1− 𝑊1 𝑆𝑜 = 0,11 1− 1,939 5,69 = 0,167 (кг/кг) Температурную депрессию в I корпусе находим как стандартную по а1 = 16,7 %: δ1 ст = 1,3оС. При концентрации раствора а2 = 30% температура кипения раствора при атмосфферном давлении равна t2 ст = 102,9оС (следовательно, стандартная депрессия δ2 ст = 2,9оС). 276 Депрессия при малом давлении Р2 (во втором корпусе) меньше стандартной и может быть рассчитана по правилу Бабо: 𝑝2 𝑝𝑠 = ( 𝑝 𝑝𝑠 )ст = константа Бабо (С) Давление насыщенных паров воды при температуре кипения раствора t2 ст = 102,9оС составляет Рсст = 1,12*105 Па, поэтому константа Бабо равна: С = ( 𝑝 𝑝𝑠 )ст = 105 1,12∗105 = 0,9. Тогда давление насыщенных паров воды при температуре кипения раствора будет равна: Ps = 𝑃2 𝐶 = 𝑃2 0,9 = 0,79993∗105 0,9 = 0,8888*105 Па По полученному значению находим температуру кипения раствора во втором корпусе: t2 Б = 95,5 оС. Температура вторичного пара во втором корпусе определяется по заданному Р2 и равна Θ2 = 92,8 оС, то температурная депрессия, найденная по правилу Бабо, равна: δ2 Б = t2 Б - Θ2 = 95,5 – 92,8 = 2,7 По известным Р/Рs и остаточном давлении во втором корпусе Р2 находим приближенно ∆δ = 2,5оС. δ2 = δ2 Б - ∆δ = 2,7 – 2,5 = 0,2 оС Рабочая температура кипения раствора во втором корпусе равна: t2 = Θ2 + δ2 = 92,8 + 0,2 = 93 оС Гидравлическую депрессию при переходе вторичного пара из первого корпуса во второй корпус принимаем равной δ1-2 Г = 2,5оС. Суммарная полезная разность температур определяется по формуле: ∆∑ = Т1 - Θ2 – (δ1 + δ2) - δ1-2 Г = 141 – 92,8 – (2,6 + 0,2) – 2,5 = 42,9 оС Здесь Т1 = 141 оС определена по давлению греющего пара Ргр = 4,05*105 Па. Предварительно распределяем найденное значение ∆∑ на ∆1 и ∆2 в пропорции: ∆1 : ∆2 = 1:1,5. Так как ∆1 + ∆2 = 42,9оС, то находим ∆1 = 17,2оС и ∆2 = 25,7оС. Поверхность теплообмена составляет (величина Q1 определена позже в расчетах): Fор = 𝑄1 Кор∗∆1 = 5433,6∗1000 1800∗17,2 = 175,5 м2 По каталогам определим следующие параметры: F = 63 м2 ; высота труб Н = 4 м; диаметр труб 38*2 мм. Материал – сталь ОХ21Н5Т, теплопроводность стали λст =17,2 Вт/(м*К). Для вертикальных труб А = 0,943*√ 𝜆 3∗𝜌2∗𝑟∗𝑔 𝜇∗𝐻 4 . Температура Т1 = 141 оС Т2 = 90,3 оС Теплопроводность конденсата λ, Вт/(м*К) 0,685 0,676 Плотность конденсатоρа ρ, кг/м3 926,2 965,5 277 Вязкость конденсата μ, Па*с 201,2*10-6 315*10-6 Теплота парообразования r, кДж/кг 2140 2180 Величины А1 и А2 соответственно составят: А1 = 0,943*√ 0,6853∗926,2 2∗2140000∗9,81 0,0002012∗4 4 = 8694 А2 = 0,943*√ 0,6763∗965,5 2∗2180000∗9,81 0,0002180∗4 4 = 8645 Расчет величин В01 и В02. Эти величины расчитываются по формулам: Для 1 корпуса: В01 = В0В1 *φ1 3,33 Для 2 корпуса: В02 = В0В2 *φ2 3,33 В0В1 = 46*р1 0,57 = 46*1,080,57 = 48,06 В0В2 = 46*р2 0,57 = 46*0,080,57 = 10,9 Молярная масса соли Na2SO4 равна М = 142 кг/кмоль. Для 1 корпуса молярная масса раствора (с концентрацией 0,167 кг/кг) равна: 1 М1 = 0,167 142 + 1−0,167 18 = 0,04745 М1 = 21,1 кг/кмоль Для второго корпуса М2 составит: 1 М2 = 0,30 142 + 1−0,30 18 = 0,041 М2 = 24,4 кг/кмоль Кинематические вязкости растворов равны: υ1 = 0,39 *10-6 м 2 /с υ2 = 0,60 *10-6 м 2 /с В 1 корпусе при концентрации а1 = 16,7 % температура кипения при атмосферном давлении равна 101 оС. Соответствующее этой температуре давление насыщенного водяного пара Ps = 1,11 атм, и константа Бабо в 1 корпусе равна: С = 1/1,11 = 0,901. Тогда: φ1 = 18 21,1 *(0,294∗10−6 0,39∗10−6 ) 0,23 * 0,9010,3 = 0,775 φ2 = 18 24,4 *(0,294∗10−6 0,60∗10−6 ) 0,23 * 0,90,3 = 0,607 Для 1 корпуса: В01 = 48,06 *0,7753,33 = 20,57 Для 2 корпуса: В02 = 10,9 *0,6073,33 = 2,07 Расчет потоков W1 и W2 выпаренной воды в корпусах. W1 = 𝑆𝑜∗𝐶𝑜(𝑡2− 𝑡1 )+ 𝑊(𝑖2− 𝐶в𝑡2 )+ 𝐸1(ℎ2− 𝐶𝑘2𝑇2) (ℎ2− 𝐶𝑘2𝑇2 )+ (𝑖2− 𝐶в𝑡1 ) Теплоемкость Со для 14% водного раствора Na2SO4 находим при температуре t1 = 82oC: Со = 3,6 кДж/(кг*К). Подставив данные, получим: