- •Основы теплопередачи
- •Основные понятия и определения
- •Тепловые балансы
- •Теплопроводность
- •Уравнение Фурье. Коэффициент теплопроводности
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Теплопроводность плоской, цилиндрической и сферической стенок при стационарном режиме
- •Тепловое излучение
- •Основные законы излучения
- •Теплообмен между твердыми телами при излучении
- •Тепловое излучение газов и паров
- •Конвективный теплообмен
- •Дифференциальное уравнение конвективного теплообмена
- •Тепловое подобие
- •Теплоотдача без изменения агрегатного состояния теплоносителя
- •Теплоотдача при изменении агрегатного состояния теплоносителя
- •Теплоотдача в дисперсных системах с твердой фазой
- •Сложная теплоотдача
- •Численные значения коэффициентов теплоотдачи
- •Гидродинамический и тепловой пограничные слои
- •Теплопередача
- •Основное уравнение теплопередачи. Коэффициент теплопередачи
- •Теплопередача через плоские, цилиндрические и сферические стенки при установившемся процессе
- •Средняя движущая сила теплопередачи
- •Тепловая изоляция
- •Нестационарный теплообмен
- •Список литературы к главе 7
- •Нагревание, охлаждение, конденсация
- •Нагревание
- •Нагревание водяным паром и горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •Нагревание высокотемпературными теплоносителями
- •Нагревание электрическим током
- •Охлаждение
- •Конденсация
- •Конструкции и расчет теплообменных аппаратов
- •Поверхностные теплообменники
- •Смесительные теплообменные аппараты
- •Расчет теплообменных аппаратов
- •Проектный расчет рекуперативных теплообменников
- •Поверочный расчет рекуперативных теплообменников
- •Расчет регенеративных теплообменников
- •Расчет теплообменников смешения
- •Сравнительная оценка и выбор конструкций теплообменных аппаратов
- •Список литературы к главе 8
- •Основные принципы интеграции тепловых процессов
- •Состав, структура и иерархия химико-технологической системы
- •Химико-технологическая система как объект проектирования
- •Введение в пинч-анализ
- •Построение составных кривых технологических потоков и определение энергетических целей
- •Построение составных кривых потоков хтс
- •«Точка пинча» потоков хтс
- •Деление тепловых потоков хтс
- •Представление сети теплообменных аппаратов
- •Проектирование тепловой сети с максимальной рекуперацией энергии
- •Список литературы к главе 9
- •Выпаривание
- •Общие сведения
- •Некоторые основные свойства растворов
- •Принцип работы выпарного аппарата
- •Однокорпусные выпарные установки
- •Выпарные аппараты непрерывного действия
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Поверхность нагрева выпарного аппарата
- •Потери полезной разности температур
- •Выпарные аппараты периодического действия
- •Выпаривание при переменном уровне раствора в аппарате
- •Выпаривание при постоянном уровне раствора в аппарате
- •Выпаривание при постоянном весе раствора в аппарате
- •Многокорпусные выпарные установки
- •Типовые схемы многокорпусных выпарных установок
- •Материальный баланс многокорпусной выпарной установки
- •Общая полезная разность температур выпарной установки
- •Распределение полезной разности температур по корпусам выпарной установки
- •Полезная разность температур при равной поверхности нагрева корпусов
- •Полезная разность температур при минимальной суммарной поверхности нагрева корпусов
- •Полезная разность температур при равной поверхности нагрева корпусов при минимальной общей поверхности нагрева
- •Распределение общего перепада давления между корпусами по заданным давлениям вторичного пара
- •Число корпусов выпарной установки
- •Последовательность расчета многокорпусных выпарных установок
- •Основные направления повышения экономической эффективности выпарных установок
- •Интенсификация тепло- и массообмена
- •Утилизация вторичных энергоресурсов
- •Выпаривание с тепловым насосом
- •Улучшение эксплуатационных характеристик выпарных установок
- •Комбинирование выпаривания с другими технологическими процессами
- •Выпарные установки мгновенного испарения
- •Конструкции выпарных аппаратов
- •Выпарные аппараты с естественной циркуляцией
- •Выпарные аппараты с принудительной циркуляцией
- •Пленочные выпарные аппараты
- •Основы теплового расчета выпарных аппаратов
- •Роторные тонкопленочные испарители
- •Выпарные аппараты погружного горения
- •Список литературы к главе 10
- •Содержание
- •Раздел I. Гидромеханические процессы
- •Глава 7 Основы теплопередачи 108
- •Глава 8 Нагревание, охлаждение, конденсация 217
- •Глава 9 основные принципы интеграции тепловых процессов 290
- •Глава 10 выпаривание 324
- •Раздел II. Тепловые процессы
- •Глава 7 Основы теплопередачи 108
- •Глава 8 Нагревание, охлаждение, конденсация 217
- •Глава 9 основные принципы интеграции тепловых процессов 290
- •Глава 10 выпаривание 324
- •Для заметок для заметок для заметок
- •Процеси та апарати хімічної технології
Распределение общего перепада давления между корпусами по заданным давлениям вторичного пара
В первом приближении (без учета гидравлической депрессии) общий перепад давлений в установке равномерно распределяют между корпусами:
, (10.83)
где – общий перепад давлений в установке, Па;– число корпусов;– давление греющего пара в первом корпусе, Па;– давление в барометрическом конденсаторе, Па.
Тогда давления греющего и вторичного пара по корпусам будут следующие:
первый корпус:
; (10.84)
второй корпус:
; (10.85)
третий корпус:
; (10.86)
последний корпус:
; (10.87)
в барометрическом конденсаторе
. (10.88)
По известным давлениям вторичного пара определяют его температуры, температуры кипения раствора по корпусам и используют их для расчета тепловой нагрузки выпарных аппаратов.
Этот метод применяют при предварительном расчете выпарных установок или когда по различным причинам неприемлемы другие методы расчета.
Число корпусов выпарной установки
При увеличении числа корпусов выпарной установки удельный расход греющего пара (на 1 кг выпаренной воды) уменьшается примерно следующим образом:
Число корпусов |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Расход пара, кг/кг |
1,1 |
0,57 |
0,4 |
0,3 |
0,27 |
0,25 |
Из этих данных видно, что переход от однокорпусной установки к двухкорпусной позволяет сэкономить около 50 % греющего пара, а переход с пятикорпусной на шестикорпусную установку – всего около 7 %. В то же время увеличение числа корпусов установки приводит к ее удорожанию.
С другой стороны, чтобы обеспечить нормальную работу выпарных аппаратов необходимая полезная разность температур должна находиться в пределах 12 – 15 ºС , для аппаратов с естественной циркуляцией и 5 – 8 ºС, для аппаратов с принудительной циркуляцией. При меньшей разности температур выпарные аппараты работают неустойчиво или процесс выпаривания вообще прекращается. Однако увеличение числа корпусов выпарной установки приводит к увеличению суммы температурной, гидростатической и гидравлической депрессий, которая снижает величину общей полезной разности температур выпарной установки. Поэтому при увеличении числа корпусов больше некоторого допустимого предела полезная разность температур настолько уменьшится, что ее значение будет недостаточной для работы аппаратов.
На практике во многих случаях установка содержит меньшее число корпусов, чем это возможно. С увеличением числа корпусов капитальные затраты растут примерно пропорционально числу корпусов, а расходы тепла уменьшаются медленно и может случиться так, что рост капитальных затрат перекроет эффект от уменьшения расхода пара. Кроме того, при использовании многокорпусных выпарных установок возрастают также затраты на соединяющие корпуса трубопроводы и арматуру, приборы и средства автоматики, вспомогательное оборудование, здания и т. д., на электроэнергию для перекачивания раствора, обслуживание аппаратов и их ремонт. Следует также отметить, что суммарная поверхность теплообмена многокорпусной выпарной установки всегда больше поверхности теплообмена одиночного выпарного аппарата, работающего при тех же параметрах.
Поэтому для определения оптимального числа корпусов необходимо учитывать всю совокупность технических и экономических факторов. А так как стоимость пара, электроэнергии, воды и т. д. на разных предприятиях неодинакова, то и оптимальное число корпусов для конкретных предприятий может быть разным.
На практике во многих случаях, из-за малой полезной разности температур, число корпусов выпарной установки меньше оптимального. Обычно для выпаривания растворов минеральных солей с концентрацией, близкой к насыщению, или при значительной величине температурной депрессии, выпарная установка имеет 3–4 корпуса.