Полезная разность температур в многокорпусной установке

И ее распределение по корпусам

Для определения поверхности теплопередачи корпусов необходимо знать полезную разность температур для каждого корпуса. Суммарную полезную разность температур в многокорпусной установке находят из уравнений

;                               (105)

DТ_общ = Т_г1  - Т_бк,                                          (106)

где Т_г1 - температура греющего пара в первом корпусе; Т_бк - температура вторичного пара, поступающего в барометрическую камеру

.                                (107)

Здесь  D'''_i - гидродинамическая депрессия. Она вызывается потерей давления вторичных паров при переходе из одного корпуса в другой на преодоление гидравлических сопротивлений. Потеря давления насыщенного пара влечет за собой уменьшение его температуры. Величина Δ''' небольшая, обычно ее не рассчитывают, принимают для каждого аппарата ~ 1-1,5 °C.

Распределение полезной разности температур по корпусам

 распределяют между выпарными аппаратами различными способами:

- 1 способ: поверхности теплообмена по корпусам равны

;                                        (108)

- 2 способ: суммарная поверхность корпусов минимальна

.                                        (109)

Рассмотрим 1 способ.

Основное условие первого способа распределения  выражается соотношением (108). Полезная разность температур в корпусе

,                                              (110)

тогда суммарная разность температур

.                    (111)

С учетом (110) получим

;                                         (112)

                                              (113)

Отношение (113) получается если записать (110) по корпусам. Зная значение 1/F из (110) для первого корпуса, получим

.                                    (114)

Аналогично для второго корпуса и т.д.

Таким образом, при равенстве поверхностей теплопередачи в каждом корпусе суммарная полезная разность температур распределяется пропорционально отношению тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи в каждом корпусе.

Рассмотрим 2 способ.

Запишем уравнение (113) в виде

.

Для нахождения минимума функции F необходимо дифференцировать последнее выражение по х= , приравнивая полученное частное производное нулю, что является необходимым условием экстремума функции. В результате получено для n-го корпуса

.                                (115)

При минимальной суммарной поверхности теплоотдачи многокорпусной установки общая полезная разность температур распределяется пропорционально квадрату корня из отношения тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи в каждом корпусе.

Распределение общей полезной разности температур этим способом приводит к удорожанию изготовления аппаратов и эксплуатации, но дает экономию металла.

Контрольные вопросы

1. Объясните сущность процесса выпаривания и укажите область
его практического применения.

2. Приведите классификацию выпарных аппаратов.

3. Опишите особенности трехкорпусных прямоточных и противоточных выпарных аппаратов. Дайте сравнительный анализ их достоинств и недостатков.

4. Приведите схему выпарных аппаратов с естественной
и принудительной циркуляцией и укажите области их применения.

5. Запишите материальный и тепловой баланс однокорпусной выпарной установки.

6. Что понимается под вторичным «паром» и «экстрапаром»?

7. Охарактеризуйте методы проведения процесса выпаривания
под вакуумом, при атмосферном давлении и под избыточным давлением.

8. Укажите на особенности составления материальных и тепловых балансов для многокорпусной выпарной установки.

9. Дайте определение полезной разности температур для выпарной установки. Как она определяется?

10. Из каких составляющих складываются температурные потери
и как их определить?

11. Укажите на способы распределения полезной разности температур по корпусам многокорпусной выпарной установки. Проанализируйте
их преимущества и недостатки.

12. В каком случае удельный расход греющего пара  равен единице?