Последовательность расчета многокорпусных выпарных установок

Технологический расчет многокорпусной выпарной установки выполняют для определения поверхности нагрева выпарных аппаратов и расхода энергоносителей. Алгоритм расчета выпарной установки существенно зависит от схемы установки, типа аппаратов и целого ряда других факторов. Поэтому в данном разделе в самом общем виде представлена только последовательность расчета выпарных установок, которая включает следующие стадии.

1. Определение общего количества выпаренной воды и распределение ее по корпусам установки.

2. Расчет концентрации раствора по корпусам установки и температур кипения раствора.

3. Расчет тепловых нагрузок корпусов.

4. Расчет коэффициентов теплопередачи по корпусам установки.

5. Распределение полезной разности температур.

6. Расчет поверхности нагрева выпарных аппаратов и выбор их по нормалям или стандартам.

7. Уточнение параметров работы выпарной установки и повторение расчетов по п.п. 1–6 до тех пор, пока расхождения в значениях тепловых нагрузок корпусов будут меньше заданных (обычно 5 % – при выполнении расчетов в учебном процессе и 1÷2 % – для практических целей).

6. Основные направления повышения экономической эффективности выпарных установок

Современные выпарные установки, как уже указывалось, потребляют очень большие количества энергоресурсов, поэтому уменьшение их расхода является чрезвычайно важной задачей. Направления повышения эффективности выпарных установок различны. Основными из них являются: интенсификация тепло- и массопереноса в аппаратах, утилизация вторичных энергоресурсов, снижение капитальных затрат, улучшение эксплуатационных характеристик установок, комбинирование выпаривания с другими технологическими процессами.

Интенсификация тепло- и массообмена

При использовании в качестве теплоносителя водяного пара для интенсификации теплоотдачи применяют следующие основные способы: уменьшение толщины пленки конденсата путем применения волнистых или оребренных поверхностей, отвод конденсата по участкам, организация капельной конденсации, повышение скорости пара, уменьшение содержания в греющей камере неконденсирующихся газов (путем своевременной их сдувки), полное удаление конденсата из греющей камеры.

Для увеличения коэффициента теплоотдачи со стороны кипящего раствора применяют вдувание пара в трубу вскипания или под греющую камеру, что увеличивает скорость движения раствора, дополнительную турбулизацию раствора в трубках путем установки различных вставок и завихрителей. Применяют также различные физико-химические методы воздействия на раствор: пульсации давления, магнитную и ультразвуковую обработку, уменьшение поверхностного натяжения, введение в раствор поверхностно-активных веществ.

Целесообразность применения того или иного способа интенсификации определяют в результате технико-экономического анализа. Следует также учитывать, что интенсификация рабочего процесса, как правило, вызывает усложнение конструкции установки, что влечет за собой увеличение капитальных затрат и эксплуатационных расходов. Кроме того, применение того или иного способа интенсификации может быть ограничено свойствами раствора, режимом теплообмена, конструкцией аппаратов или другими причинами.