Задание 2
2)Рассчитать двухкорпусную выпарную установку, с естественной циркуляцией, для концентрирования Gн=3000 кг/ч сахарного раствора от начальной концентрации Вн=10%, до конечной Вк=30% при следующих условиях.

Обогрев производится насыщенным водяным паром давлением р₁=150кПа

Давление в барометрическом конденсаторе р₂=20кПа

Длина кипятильных труб l=2м, диаметр d=28х2мм

Материал – сталь нержавеющая

Раствор поступает в первый корпус подогретым до температуры кипения
1.Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяет по основному уравнению теплопередачи



Для определения тепловых нагрузок Q, коэффициентов теплопередачи К и полезных разностей температур необходимо знать распределение упариваемой воды, концентрации растворов и их температур кипения по корпусам.
2.Производительность установки по выпариваемой воде определяем из уравнения материально баланса

W=

3.В первом приближении на основании практических данных, принимаем, что производительность по выпариваемой воде распределяется между корпусами в соответствии с соотношением

W₁: W₂=1,0 :1,1

Тогда W₁₌

W₂=

4.Рассчитаем концентрацию раствора корпусам

B ₁=

B₂=

5.Общий перепад давлений в установке равен

кПа

Распределим перепад давлений между корпусами поровну. Тогда давление греющих паров в корпусах равны

P₁=150 кПа

P₂=P₁-кПа

Давление пара в барометрическом конденсаторе

=85-65=20 кПа

что соответствует заданной величине

По давлениям паров, находим их температуры к энтальпии

Давление, кПа             Температура,         Энтальпия,

P₁=150                           t₁=131,37

P₂=85                             t₂=95,14                      i=2668,6

P_бк=20                            t_бк=64
6.Гидродинамическую депрессию в расчетах обычно принимают  градуса на корпус вторичных паров в корпусах равны

T_вп1=t₂+

T_вп2=t₂+

По температурам вторичных паров определяем их давления

         Температура ,       Давление ,кПа         Энтальпия, 

    t₁=96,14                          P=90                           i=2671,1

    t₂=65                               Р=25,7                        i=2105,4

Гидростатическая депрессия обусловлена разностью давлений в среднем слое кипящего раствора и на его поверхности.Давление в среднем слое кипящего раствора Р_ср каждого корпуса определяется по уравнению:



Выберем стандартную высоту кипятильных труб Н=2 м, а коэффицент паронаполнения Е=0,5.Плотность сахарных растворов в корпусах приблизительно равна

P₁=1054 ; P₂=1146

P_1ср=9010²+10³ Па

P_2ср=25,710¹+10³ Па

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и теплоты испарения растворителя

Давление, кПа              Температура,      Теплота конденсации,

P_1ср=525,4                      t_ср=120,5                    r=2251,2

P_2ср=564,1                      t_ср=135,2                    r=2161,1

Определяем гидростатическую депрессию по корпусам





Физико-химическую депрессию раствора рассчитываем по формуле







Температуры кипения растворов в корпусах равны

T_n=t₂₊

T₂=t₂₊

7.Полезные разности температур по корпусам равны





Тогда общая полезная разность температур



8.Расход греющего пара и тепловые нагрузки по корпусам определяем из уравнений тепловых балансов по корпусам









<sub>Q1=D

D=0,63                             Q1=1478,7



9.Коэффициент теплопередачи по корпусам определяем по уравнению</sub>



Где

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение

q=

для первого корпуса установки

















_{Для второго корпуса установки}

















10.Определяем необходимые поверхности теплообмена





Площадь поверхности теплообмена корпуса выпарной установки