Методика теплового расчета рекуперативных тепломассообменных аппаратов

Тепловой и конструктивный расчеты базируются на 3 основных уравнениях:

1. Уравнение теплового баланса. Оно выражает закон сохранения энергии в ТОА

Q₁-теплота, подведенная первым ТН-ем

Q₂-теплота отведенная

Q_пот-потери в окружающую среду

Q₁= Q₂+ Q_пот

Q₂= Q₁·η,

Где η<1-коэффициент удержания теплоты изоляцией,

η =0,97-0,99

В конце расчета ТОА необходимо уточнить потери.

2. Уравнение сплошности (сохранения расхода).

При проетировании ТОА не учитывают возможные утечки ТН-лей и поэтому G₁=const G₂=const, кг/с.

3. Уравнение теплоперадчи

Q=Q₂=kF ,

Где k-коэффициент теплопередачи,

F-расчетная поверхность ТО-на, м²

-средний температурный напор в ТОА, ⁰С(К)

Эти 3 уравнения составляют систему.

Порядок теплового конструктивного расчета:

1. По исходным данным на основе уравнений теплового баланса находят недостающие данные.

2. В зависимости от вида и типа ТОА определяют вид поверхности ТО-на.

3. На основе эмпирических, критериальных или других уравнений находим коэффициенты теплоотдачи α₁, α₂.

4. Находим коэффициент теплопередачи k

5. Находим в зависимости от схемы движения ТН-ля

6. Находим расчетную поверхность ТО-на:

Деаэраторы

Сущность деаэрации.

Деаэрация-это удаление воздуха и растворенных газов производимое с целью снижения коррозионной активности питательной воды паровых котлов и сетевой воды теплосетей.

Коррозионная активность связана с наличием в воде растворенных газов (воздух, О₂, СО₂). Cуществуют нормы содержания растворенных газов в питательной воде.

Для паровых котлов:

Если P 4 МПа то C_О2 30 мг/кг

Если 4 P<10 МПа то C_О2 20 мг/кг

Если P>10 МПа то C_О2 10 мг/кг

Для теплосетей C_О2 50 мг/кг, СО₂ не должно быть.

Растворимость газа в воде определяется соотношением парциальных P газа в воде и на поверхности воды.

Содержание растворенных газов в воде определяется законом Дальтона и законом Генри. Растворимость газа в воде может быть определена по формуле:

α-коэффициент поглощения приведенный к н.у. мг/кг

[α]=см³/кг

-плотонсть газа при н.у., мг/см³

(760)-давление при н.у.

P_i-парциальное P газа при н.у.

P_i=P₀-P_вод.п.

P₀-барометрическое давление

-относительная плотность газа

Чтобы снизить содержание растворенных газов нужно увеличить температуру.

Деаэрация может быть химической и термической.

Химическая деаэрация основана на способности некоторых веществ абсорбировать и связывать растворенный О₂ и др. газы.

Данная деаэрация проводится путем введения в питательную воду специальных веществ, например гидразин гидрата N₂H₂·H₂O.

Преимущества хим. деаэрации-простота реализации

Недостатки-химическое в/во дорогое, в определенной конц-ии явл. ядом.

Химическая деаэрация производится как окончательная ступень деаэрации.

Термическая деаэрация обычно является первой ступенью. При термической д-ии удаление газов, растворенных в воде производится путем выравнивания парциальных P газа в жидкости и над жидкостью.

1. Нагрев воды при P=const до темп-ры чуть выше t кипения.

2. При t=const понижается P газов над поверхностью раздела фаз

Выпарные установки

Общие понятия.

Выпариванием называют термический процесс кипения раствора с выделением паров растворителя в практически чистом виде (унос жидкости не учитывается). В процессе выпаривания растворенное нелетучее в-во остается в растворе в концентрированном виде. Получаемые пары растворителя удаляются либо в атмосферу, либо в специальное конденсирующие устройства. Впервые процесс выпаривания был применен в производстве сахара в 19 веке.

“Упаривание” (выпаривание) растворов применяется в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности. В зависимости от технологических требований мы можем использовать как упаренный раствор, так и полученные пары раств-ля. Обычно выпаривают водные растворы кислот, щелочей, различных технологических и пищевых продуктов. В р-ре содержится некоторая масса сухого в-ва G_cух и некоторая масса влаги. Для характеристики р-ра вводят понятие концентрации р-ра b

b-концентрация р-ра

W-масса воды (раств-ля)

В процессе выпаривания растворов происходит снижение конц-ии раств-ля в р-ре.

Δb=b_кон-b_нач

При кипении растворов и конденсации греющего пара

Δt=t_П+t_Р

При кипении р-ров располагаемый теплоперепад снижается вследствие так называемой физико-химической температурной депрессии р-ра.

Сущность физических депрессий заключается в том, что при кипении р-ров в выпарном аппарате температура выделяющихся паров растворителя всегда меньше темпер-ры кипения раствора.

Температурная депрессия растет с повышением конц-ии р-ров и различна для различных растворов.

Значения темпер-х депрессий приводятся в справочниках при нормальном атмосферном P. Чтобы перейти к любому другому P сущ-т формулы Кищенко:

чтобы найти P растворителя, использ-т закон Бабо:

,

где Pp-давление насыщенного р-ра

Pнас-давление насыщ-го раств-ля

Данное отношение приводится в справочных таблицах для раствора.

Исходя из свойств раств-в в определенном количестве растворителя нельзя растворить бесконечное кол-во сухого в-ва. Р-р, содержащий при заданных условиях предельное кол-во сухого в-ва, называется насыщенным раствором. Кол-во растворенного в-ва к определенному кол-ву растворителя называется растворимостью данного в-ва.

Растворимость зависит от температуры и P. Повышение конц-ии р-ра свыше определенных условий по предельной растворимости может привести к выпадению кристаллов в-ва из раствора. Для выпарных установок данный процесс является нежелательным, т.к. нарушает условия работы (загрязняется поверхность ТО-на, ухудшаются условия перекачки раствора). Теплофизические свойства р-ров существенным образом зависят от их концентрации.

, кг/м³

где -плотность сухого в-ва

-плотность растворителя

b-концентрация раствора в долях

удельная теплоемкость р-ра:

,

теплопроводность р-ра(ф-ла Риделя):

Данная формула определяет теплопроводность для водных растворов солей, кислот и т.д. при t=20 ⁰C.

-опытный коэфф-т, определяющий каждый ион смеси

-концентрация данного иона

Формула перехода к любой другой темп-ре раствора:

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: