Б) Гидростатическая температурная депрессия учитывается в выпарных аппаратах с вертикальным контуром естественной циркуляции. Определение ее происходит следующим образом

За счет слоя кипящей жидкости в кипятильной трубке получаем дополнительное гидростатическое давление

(17)

где - величина “кажущегося” уровня в аппарате, м.

рекомендуется принимать в зависимости от свойств раствора от 0,3 до 0,8 высоты кипятильных трубок. Меньшие значения принимаются для первых ступеней, большие – для последних;

- плотность раствора в аппарате, кг/м³. Определяется по концентрации и ориентировочной температуре кипения раствора в данной ступени из [4]:

- ускорение свободного падения, =9,81 м/с².

Гидростатический эффект вызывает повышение температуры кипения раствора, что является причиной возникновения гидростатической температурной депрессии , °С.

Определяется действительное давление на середине высоты слоя кипящего раствора в трубках как :

(18)

где - давление вторичного пара в сепараторе выпарного аппарата, Па:

По вычисленному действительному давлению из [3,4] находят температуру насыщения . Соответственно по давлению из [3,4] также определяем температуру насыщения при отсутствии гидростатического эффекта :

Теперь гидростатическую температурную депрессию можно вычислить по формуле:

; (19)

Гидростатическая температурная депрессия увеличивается с понижением давления и для аппаратов с естественной циркуляцией находится в пределах от 0,5 в первых ступенях до 3¸5 °С при работе под вакуумом.

в) Гидродинамическая температурная депрессия возникает вследствие гидродинамических сопротивлений в паропроводах, соединяющих соседние ступени МВУ. Эти сопротивления приводят к незначительному снижению давления насыщенного пара и связанному с этим снижению температуры насыщения, которое в каждом интервале между ступенями на практике составляет 0,5¸1,5°С и в среднем может быть принято .

Общий температурный перепад на МВУ:

; (20)

где - температура конденсации вторичного пара последней ступени, °С.

Разность между температурой конденсации греющего пара и средней температурой кипения раствора в выпарном аппарате называют полезной разностью температур. Полезная разность температур на всю МВУ будет меньше общего (располагаемого) перепада на величину суммы всех температурных потерь, т.е.

(21)

где - сумма физико-химических температурных депрессий во всех ступенях установки, °С;

- сумма гидростатических температурных депрессий во всех ступенях установки, °С;

- сумма гидродинамических температурных депрессий во всех интервалах между ступенями установки, °С.

2.4 Предварительное распределение полезной разности температур
по ступеням МВУ.

 

По опытным данным предварительно задаются соотношением коэффициентов теплопередачи в ступенях МВУ. Наиболее часто рекомендуются следующие соотношения для установок с аппаратами естественной циркуляции раствора:

 

I. Прямоточная МВУ.

II ступени К₁:К₂=а₁:а₂=1:0,6;

III ступени К₁:К₂:К₃=а₁:а₂:а₃=1:0,7: 0,4;

IV ступени К₁:К₂:К₃: К₄ =а₁:а₂:а₃:а₄=1:0,8:0,55:0,3.

 

Однако указанные рекомендации являются ориентировочными и не всегда оправдываются на практике.

Далее проводим предварительное распределение полезной разности температур, считая, что тепловые нагрузки ступеней МВУ пропорциональны количеству выпариваемой в них воды, т.е. .

Распределение полезной разности температур может быть выполнено следующим образом:

а) с целью получения минимальной суммарной поверхности теплообмена выпарных аппаратов МВУ, т.е. чтобы

В этом случае

; (22)

где

В обоих случаях необходимо сделать проверку полученных результатов по формуле:

;

10,658+17,384+25,055+37,228=90,325,°С;

По полученным выше данным составляют табл.I температурного режима первого варианта работы МВУ и уточняют величины принятых ранее давлений вторичного пара.

1.Температура кипения раствора в I ступени:

158,8-10,658=148,142,°С.

2. Температура вторичного пара I ступени:

;

146,079-7,868·10^-4-0,664=147,477,°С.

3. По найденной температуре из [3] определяется давление вторичного пара в I ступени :

4,448бар.

4.Температура греющего пара II ступени:

t =147,477-1=146,477, °С.

5. По найденной температуре из [3] определяется давление греющего пара II ступени :

=4,143,бар.

6.Температура кипения раствора во II ступени :

t =144,879-14,93=129,093, °С.

7.Температура вторичного пара второй ступени :

=129,093-6,085·10^-4-2,8=131,892, °С.

8. По найденной температуре из [3] определяется давление вторичного пара во II ступени :

=2,859,бар.

9.Температура греющего пара III ступени:

t ;

t 131,892-1=130,892,°C;

10.Давление греющего параIII ступени определяется из [3] по найденной температуре t :

P =2,587,бар.

11.Температура кипения раствора в IIIступени:

t ;

t 130,892-25,055=105,837;

12.Температура вторичного пара IIIступени:

;

=105,837-4,016·10^-4-2,8=113,149,

13.По найденной температуре из [3] определяется давление вторичного пара в III ступениP :

P =1,592,бар;

14. Температура греющего пара IIII ступени:

t ;

t 113,149-1=112,149,°C;

15.Давление греющего параIIII ступени определяется из [3] по найденной температуре t :

P =1,344,бар.

16.Температура кипения раствора в IIIIступени:

t ;

t 112,149-37,228=74,921;

17.Температура вторичного пара IIIIступени:

;

=74,921-7,221·10^-4-0,03=74,89,

18.По найденной температуре из [3] определяется давление вторичного пара в IIII ступениP :

P =0,3842,бар

В конце расчета определятся температура конденсации вторичного пара в конденсаторе , где должно соответствовать заданному давлению в конденсаторе . При значительном расхождении (свыше 5%) найденных давлений вторичного пара с ранее принятыми следует уточнить величину физико-химической температурной депрессии во всех ступенях установки.

=74,89-1=73,89,

19. Предварительно найденные и уточненные величины давлений и температур вторичного пара по всем ступеням МВУ не отличаются на величину свыше 5%.

На базе заданных величин и вычисленных температур составляется

таблица по следующей форме:

 

Таблица 1

Наименование параметров	Обозначение и размерность	Номера ступеней
Температура греющего пара	t, °C	158,8	146,5	130,9	112,15
Температура кипения раствора	tВ, °C	148,15	129,09	105,84	74,92
Температурные депрессии	D1, °C	7,868	6,085	4,016	7,221
D2, °C	0,644	0,644	0,644	0,644
D3, °C
Температура вторичного пара	t, °C	147.477	131,892	113.149	74,89
Температура конденсата греющего пара	tконд, °C	156.8	144,447	128.892	110,149
Энтальпия греющего пара	i’, кДж/кг
Энтальпия вторичного пара	i”, кДж/кг

 

Ориентировочно температура конденсата определяется по соотношению :

; (23)