Испытание двухкорпусной выпарной установки

 

Q₁ = 24323 + 81762,2 + 200,4 = 106285,6 Вт

 

    Затем найдем  расход тепла на выпаривание во втором корпусе по уравнения (1.13)

                                      Q₂ = Q_{самоисп} + Q_исп2 + Q_пот2,                                   (1.13)

 

где Q_{самоисп} – количество теплоты, выделяющееся  при охлаждении выпариваемого раствора от температуры  кипения в первом корпусе t_K1 до температуры кипения t_K2 во втором корпусе, Вт;

Q_исп2 – Количество тепла, затраченное на испарение воды во втором корпусе, Вт;

Q_пот2 – потери тепла в окружающую среду вторым корпусом установки, Вт.

 

Количество тепла, затраченное  на нагрев исходного раствора от начальной  температуры t_H до температуры кипения t_K1, определяется по уравнению (1.14)

                                        Q_{самоисп}= G_к1∙ С_к1 (t_к2 – t_к1),                                    (1.14)

 

где С_к1 - удельная теплоемкость раствора, поступающего из первого во второй корпус, Дж/кг К.

С_к1 = 4190 (1 – 0,15) = 3561,5

 

Q_{самоисп}= 18,516 ∙ 10^-3 ∙ 3561,5 (80 – 130) = –3297,2 Вт

 

Количество тепла, затраченное  на испарение воды во втором корпусе (1.15)

                                                 Q_исп2 = W₂ ∙ r₂,                                             (1.15)

 

где r₂ - удельная теплота парообразования при давлении во втором корпусе, Дж/кг.

Q_исп2 = 4,63 ∙ 10^-3 ∙ 2336∙ 10³ = 10815,7 Вт

 

Потери тепла в окружающую среду  вторым  корпусом установки можно  определить по уравнениям (1.16)

 

                                          Q_пот2 = α₁∙ F_н2 (t_ст2 – t_возд),                                    (1.16)

 

где a₂ – суммарный коэффициент теплоотдачи от стенки аппарата к воздуху,  Вт/м² ºС;

F_н2 – наружная поверхность выпарных аппаратов (F_н1 = 1,92 м²);

t_возд., t_ст2 – температура воздуха и стенки аппарата, ^оС.

 

Суммарный коэффициент теплоотдачи конвекцией и излучением от стенки аппарата к воздуху вычисляются по формуле (1.17)

 

                                              α₂ = 9,74 + 0,07 (t_ст2 – t_возд)                             (1.17)

 

     α₂ = 9,74 + 0,07 (25 – 20) = 10,09 Вт/м²  ºС

 

Q_пот2 = 10,09 ∙ 1,92 (25 – 20) = 96,9 Вт

 

Q₂ = –3297,2 + 10815,7 + 96,9 = 7615,4 Вт

 

    Далее находим коэффициенты  теплопередачи по корпусам.

Коэффициенты теплопередачи определяют из основного уравнения теплопередачи  для выпаривания (1.18)

                                                  

                                                 

,                                              (1.18)

 

где Q – расход тепла на выпаривание в корпусе, Вт;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/м² К;

F – поверхность теплообмена, м²; 

Δ t_пол – полезная  разность температур (движущая сила процесса), ºС.

 

Определяем коэффициент теплопередачи для первого корпуса по формуле (1.19)

                                                     

,                                            (1.19)

 

где Q₁ – расход тепла на выпаривание в первом корпусе, Вт;

F₁ – поверхность теплообмена первого корпуса, м²; 

Δ t_пол1 – полезная  разность температур в первом корпусе, ºС.

 

Полезная разность температур в первом корпусе равна (1.20)

 

                                            

,                                          (1.20)

 

где t_гр.п.– температура греющего пара, ^оС.

 

Δt_пол1 = 142,9 – 130 = 12,9 ºС

 

к₁ = = 4291,2 Вт/м²К

 

Определяем коэффициент теплопередачи для второго корпуса по формуле (1.21)

                                                    

,                                            (1.21)

 

где Q₂ – расход тепла на выпаривание во втором корпусе, Вт;

F₂ – поверхность теплообмена второго корпуса, м²; 

Δ t_пол2 – полезная  разность температур во втором корпусе, ºС.

 

Полезная разность температур во втором корпусе равна (1.22)

 

                                                    

,                                   (1.22)

 

где t_вт.п.– температура вторичного пара первого корпуса, ^оС.

 

Δt_пол2 = 119,6 – 80 = 39,6 ºС

к₂ = = 100,1 Вт/м²К

Найдем расход воды на барометрический  конденсатор по формуле (1.23)

 

                               G_в = = ,                  (1.23)

 

где i’ – удельная энтальпия конденсата при выходе из конденсатора, Дж/кг;

i” – удельная энтальпия вторичного пара, Дж/кг;

t_в.нач, t_в.кон – начальная и конечная температуры охлаждающей воды,ºС;

С и С_ж – средние и удельные теплоемкости воды и конденсата, Дж/кгК;

r – теплота конденсации, Дж/кг;

t₀, t_ω – температура конденсации и конечная температура конденсата,ºС.

 

G_в = = 4,63 ∙ 10^-3

G_в = 1,033 кг/с

 

    Определяем расход греющего пара.

 Расход первичного пара находят по уравнению (1.24)

                                                      

                                                        

,                                                (1.24)

 

где r – удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

x – паросодержание (степень сухости) греющего пара (x=0,95).

 

Д = = 52,2∙ 10^-3 кг/с

 

Расход  греющего пара на 1 кг выпаренной воды определяют по формуле (1.25)

                                                             d =                                     (1.25)

 

            d = = 1,25 кг/с

 

 

Вывод: в данной лабораторной работе мы изучили двухкорпусную выпарную установку непрерывного действия и определили удельный расход греющего пара, который равен d = 1,25 кг/с.

 

 

 

2 Список используемых источников

 

1. Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. Изд. 3-е. В 2-х кн. / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия, 2002. –кн.1. - 400 с.: ил. -кн. 2. -368 с.: ил.
2. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. 14-е изд., пер. и доп. / К.Ф. Павлов, Н.Г. Романков, А.А. Носков. – Л.: Химия, 1981. - 560 с.