книги из ГПНТБ / Болдырев Ю.Н. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов целлюлозно-бумажного, лесохимического и гидролизного производств учеб. пособие для целлюлоз.-бумаж. техникумов

ного

из стальных труб

0

38X3 мм,

в котором

конденсируется

2500

кг/ч вторичного пара

выпарной

установки

с

давлением Р =

= 0,2

кгс/см2 (0,196 - 105

н/м2). Охлаждающая

вода

нагревается

в конденсаторе от 16 до 26° С. Количество труб 91.

Задача 18. Определить

количество

и длину

труб

двухходового

ее скорость

равна 0,8 м/сек.

Коэффициент

теплоотдачи со стороны

пара принять

равным

10 000 вт/м2

• град.

Трубы

теплообменника

стальные 0

32X3 мм.

Задача

19.

По условиям

задачи

18 определить

гидравлическое

сопротивление трубного

пространства.

Задача

20.

В одноходовом кожухотрубном противоточном теп-

лообменике

нагревается

15 000 кг/ч

воздуха

от начальной темпера­

туры ^1 = 20° С до конечной £> = 200° С теплом

печных газов,

ко­

торые охлаждаются от температуры

7Л = 450°С до 72 = 250° С. Газы

движутся по трубам, а воздух — в

межтрубном

пространстве

без

при расстоянии между ними /г' = 0,4 м и шаге

между

трубами

^ = 48 мм.

Задача 22. Определить, какое количество воды можно, нагреть

от начальной температуры

^ = 10° С до конечной

/2=75° С за счет

тепла паров вскипания, если расход паров равен G = 8000 кг/ч. Дав­

ление паров Р = 1,2 кгс/см2

(1,18-105 я/ж2 ). Конденсат

удаляется

вания 140 т/ч щелока,

направляемого в выпарную

установку. На­

чальная температура

щелока fi = 62°C, конечная

t2 = 82° С. Ще­

в теплообменнике из нержавеющей

стали 0 25X2 мм, число труб

/г = 121. Коэффициент теплоотдачи

со стороны

пара принять

рав­

ным ai = 8000 вт/м2-град. Суммарное тепловое

сопротивление

за-

Вязкость д.,

н-сек/м1 . . .-•

0,8 - Ю - 3

Теплоемкость

с,

док/кг • град

3760

Теплопроводность,

%, вт/м-град .

0,68

меннике «труба в трубе».

Охлаждающая вода

имеет

начальную

температуру t=8°С,

конечную ^ = 1 8 ° С , она направляется в меж­

трубное (кольцевое)

'пространство. Определить число секций тепло­

обменника, если их длина

1 = 3 м и диаметры

труб

следующие:

внутренняя труба 0

38X2 мм, наружная труба 0

76X3 мм.

Д т = / р — & ,

(9-1)

где Ат — температурная депрессия, °С;

/ р — температура кипения раствора, °С;

т> — температура кипения чистого растворителя, °С.

лении, то по методу Тищенко

молено

определить температурную

депрессию при любом давлении по формуле

А р = / А а ™ ,

(9-2>

где

Ар — температурная

депрессия при давлении р, °С;

Аатм — температурная

депрессия раствора

при атмосферном

давлении, °С;

f — поправочный коэффициент, рассчитываемый по формуле

Тищенко

/ = 1 6 , 2 - ^ - ,

(9-3)

здесь

Т — температура кипения

чистой

воды

при заданном

давле­

нии, °К;

дж(кг.

г — теплота испарения воды при том

же

давлении,

tK= ^ч + Ьип ,

(9-11)

где гк — температура конденсата, °С.

наибольшему зна­

7. Высоту уровня раствора, соответствующую

Н= [0,26 + 0,0014 (р —р„)]/,

(9-12)

где

/ — длина трубы, м;

р и р в — плотность раствора и воды, кг/м3.

8. Теплоемкость раствора определим из выражения

С = с т а + св (1 — а),

(9-13>

где

а — концентрация раствора в весовых долях;

ст — удельная теплоемкость твердого вещества, дж/кг • град;

св — темплоемкость растворителя,

дж/кг-град.

Теплоемкость щелока находят из уравнения:

с = 3,978 — 0,0201а,

(9-14)

где

а — концентрация сухого остатка, вес. %.

9. Количество испаренной воды

можно

определить

из матери­

ального баланса выпарного аппарата как

U r = 0 , - 0 2 = G , ( l — ^ ) ,

(9-15).

где

W — количество выпаренной

воды

(вторичного

пара), кг\.

G\,

G% — начальное и конечное количество раствора,

кг;

аи

а2 — начальная и конечная

концентрация сухого

вещества

Q = G l

C l ( W — tB)+Wr

+ kF{ta—

tB),

(9-16)

где Q — расход тепла на выпаривание раствора, вт;

c,i — теплоемкость

раствора,

подаваемого

на выпаривание^

дж/кг - град;

ta-—температура

поступающего в аппарат раствора, °С;

г — теплота парообразования,

дж/кг;

k — коэффициент

теплопередачи

через

стенку

аппарата,.-

вт/м2 • град;

Q = Dr = D(i—c0tK),

(9-17)

где D — расход греющего пара,

кг/сек;

і — теплосодержание греющего пара,

дж/кг.

11. Поверхность

теплообмена

выпарного аппарата

рассчиты­

вают по общем}' уравнению

теплопередачи:

где

F — поверхность теплообмена,

м2;

k — коэффициент теплопередачи, вт/м2

• град.

Число трубок определяют из выражения

(9-19)

где

d — диаметр трубки, м;

I — длина трубки, м;

п — число трубок.

12. Объем парового пространства

определяют

по

формуле

Va=-¥-,

(9-20)

где

Vu — объем парового пространства, лі3;

кг/м3-ч.

ст — допустимое

напряжение

парового пространства,

Его значение можно определить из равенства

a = fif2cTaTM,

(9-21)

где

fi — коэффициент,

зависящий

от величины

давления в паро­

вом пространстве следующим

образом:

Абсолютное давление,

<0,4

0,6

0,8

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

4,0

кгс/см2

Коэффициент /, . . . .

0,85

0,87

0,92

1,0

1,35

1,7

2,05

2,4

3,1

fz — коэффициент,

зависящий

от высоты

уровня

раствора

над точкой ввода парожидкостной смеси в паровое про­

странство, /2 = 0,27-^-1;

О а т м — значение

напряжения

парового

пространства

для раст­

воров при давлении

1 кгс/см2,

1000 кг/м3 • ч.

Высоту парового пространства находят по формуле

Я п = ^ - ,

(9-22)

где Д ш — диаметр выпарного аппарата, м;

Н-а — высота парового пространства, м.

0 1 =

,

, Q2

* i

. <?з

6 " ° Г Т

| Q» * i

*

( 9 " 2 3 >

^ Qi ' k2

^ Q, k3

ч- • • • і" q, • йя

для второго корпуса

для третьего

корпуса

6 3 = 9 , - ^ . . - | _ и

т. д.

(9-25)

После подсчета проверяется по формуле

в п о л - в і + ва-І- .. . + в „ ,

(9-26)

т. е.. сумма

полезных

разностей температур

по корпусам

равна по­

лезной разности температур всей установки.

При минимальной суммарной поверхности нагрева:

для первого

корпуса

V~¥

Є і =

Л г - 0пол;

(9-27)

для второго

корпуса

J

k"

впол;.

(9-28)

2 l ^ f

для п-то корпуса

©пол-

(9-29)

Є, = Є Я = Є 8 =

. . . = e „ = - 2 s s L ,

(9-30)

в этом случае

в і : в 8 : . . . : в п

= Аі:йз:...:Ап.

(9-31)

Р е ш е н и е .

1. Величину температурной депрессии при

1

кгс/см2

определим для

концентрации а = 35%

Да тм = 3,5°С

(см. рис. 7 при­

ложения). Температурную депрессию при давлении 0,8 кгс/см2

рас­

считываем

по

уравнению

(9-2), для

чего предварительно

по

фор­

муле

(9-3)

найдем поправочный

коэффициент

для

давления

0,8 кгс/см2 f = 0,95, тогда

Д = /Да

т м = 0,95 • 3,5 = 3,33° С.

2.

Плотность раствора

при а = 35% равна р =

1189 кг/м3

[27].

раствора:

Н=

[0,26 + 0,0014(1189— 1000)]3 = 1,575

м.

3. Повышение давления от гидростатического эффекта в среднем

слое жидкости определим по уравнению

(9-4):

/7с р =0,8 • 9,81

• 10" + - Ц г ^ - • И89

• 9,81=89880

ф г 2 = 0 , 8 8 5 .

4. Температура кипения воды для

давления ро = 0,8 кгс/см2 со­

ставит ^о = 93°С, для р Е р = 0,88$ кгс/см2

i o p = 95,7°C

[33]. Величина

гидростатической депрессии равна

5. Величину гидравлической депрессии принимаем

равной Д с =

= 1°С. Общие температурные потери при выпаривании составят

Д = Д т + Д г + Д с = 3,33 +

2 , 7 + 1 = 7 , 0 3 о С ^ 7 ° С .

6. Температура кипения

воды

при давлении 0;8

кгс/см2

равна

to = 93° С

[33]. Температура

кипения раствора

будет

равной

О т в е т :

/ = г 0 + Д = 93 + 7 = 1 0 0 ° С .

100° С.

Пример 4. На выпаривание поступает 182

т/ч слабого

щелока

весовой концентрации 13,8%. После выпаривания

щелок имеет кон­

центрацию

60%. Рассчитать

количество

выпаренной

влаги.

Р е ш е н и е .

Количество

выпаренной

влаги

находим по урав­

нению (9-15):

№ = 1 8 2 ( l — ! М . ) =

140 ф.

О т в е т :

140 г/ч.

Пример

5.

Какова будет

конечная

концентрация

черного ще­

Р е ш е н и е .

Конечную концентрацию

щелока можно рассчитать

по уравнению

(9-33):

_

21,6- 100

_ f i f

) n i

"2

100 — 64

~ W

1°-