1.2.2.3 Температурная депрессия

Температурная депрессия обусловлена разностью между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя при одинаковом давлении. Значения температурной депрессии обычно приводятся при атмосферном давлении. Определим температурную депрессию по уравнению:

, (4)

где – температура паров в среднем слое кипятильных труб, К;

– температурная депрессия при атмосферном давлении [1], ⁰С.

Находим значения по корпусам (в ⁰С):

;

;

.

Сумма температурных депрессий:

;

⁰С.

Температуры кипения растворов в корпусах равны (в ⁰С):

;

;

;

;

;

.

1.2.3 Полезная разность температур

Общая полезная разность температур равна:

.

Полезные разности температур по корпусам (в ⁰С) равны:

;

;

;

;

;

.

Тогда общая полезная разность температур:

⁰С

П роверим общую полезную разность температур: ;

⁰С.

Перегрев раствора может быть найден из внутреннего баланса тепла в каждом корпусе. Уравнение теплового баланса для j-го корпуса записывается в следующем виде:

G_нjc_нj(t_кj-1-t_кj)+Mc_нj t_перj=w_j(I_впj-c_вt_кj), (5)

где М – производительность циркуляционного насоса (в кг/с), для первого корпуса t_кj-1 – это температура раствора, поступающего в аппарат из теплообменника-подогревателя.

В аппаратах с естественной циркуляцией обычно достигаются скорости раствора м/с. Для этих аппаратов масса циркулирующего раствора равна

М= S

Здесь S – сечение потока в аппарате (м²), рассчитываемое по формуле

S=F_орd_вн/4H,

где d_вн- внутренний диаметр труб, м;

Н- принятая высота труб, м.

м²

кг/с;

кг/с;

кг/с.

Перегрев раствора в j-м аппарате равен:

(6)

⁰С,

⁰С,

⁰С.

1.2.4 Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в 1-й корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

; (7)

; (8)

; (9)

, (10)

где 1,03 – коэффициент, учитывающий 3% потерь тепла в окружающую среду;

, – теплоемкости растворов исходного, в первом и во втором корпусах, кДж/(кг*К) [3];

– теплоты концентрирования по корпусам, кВт;

– температура кипения исходного раствора при давлении в 1-ом корпусе, ⁰С; ⁰С (где – температурная депрессия для исходного раствора).

Можно принять:

; ; .

Рассчитаем теплоту концентрирования для 3-го корпуса, т.к. анализ показывает, что она наибольшая :

, (11)

г де G_сух – производительность аппарата по сухому NаNO₃, кг/с;

– разность интегральных теплот растворения при концентрациях и , кДж/кг [4].

Тогда:

кВт

Сравним , с ориентировочной тепловой нагрузкой для 3-го корпуса Q_3ор:

. .

Поскольку составляет менее 3% от Q_3ор, то в уравнениях тепловых балансов пренебрегаем величиной .

Получим систему уравнений:

;

;

;

.

Решение системы уравнений дает следующие результаты:

кг/с; кг/с; кг/с;

кг/с; кВт; кВт; кВт

Наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых ( кг/с, кг/с, кг/с) не превышает 3%, поэтому в дальнейших расчетах не производим пересчет концентраций и температур кипения растворов по корпусам.

Т аблица 3 – Параметры растворов и паров по корпусам

Параметры	Корпус
	1	2	3
Производительность по испаряемой воде, , кг/с	0,604	0,651	0,746
Концентрация растворов х, %	13,2	20,4	50
Давление греющих паров Рг, МПа	0,3924	0,2649	0,134
Температура греющих паров tг, 0С	142,9	128,9	108,7
Температурные потери ∑∆, град	3,059	6,09	26,46
Температура кипения раствора tк, 0С	131,96	114,79	71,86
Полезная разность температур ∆tп, град	10,941	14,11	36,84

Наибольшее отклонение вычислительных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых ( кг/с, кг/с, кг/с) не превышает 3% , поэтому не будем пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам.