Портнов В.В. Выпаривание. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Рис.24. Прямоточная МВУ с двумя источниками тепла, отбором экстра

-пара и

каскадным сливом конденсата

В схеме предусмотрено частичное использование теп-

лоты конденсата предыдущего корпуса в последующем, осу-

ществляемое обычно при помощи расширительных сосудов

(конденсатных горшков), в которых происходит самовскипа-

ние конденсата с образованием пара. Удельное количество об-

разовавшегося пара пропорционально разности энтальпий

конденсата в двух соседних корпусах. Такое же количество те-

пла могло бы быть получено от использования его при непо-

средственном перепуске из одного корпуса в другой. Однако

это усложняет эксплуатацию и может ухудшать теплопередачу

в аппаратах. При составлении тепловых балансов можно счи-

тать, что весь конденсат каскадно перепускается из одного

корпуса в другой.

При составлении тепловых балансов не учитываются

потери тепла поверхностью аппаратов в окружающую среду, а

также потери тепла, связанные с удалением неконденсирую-

щихся газов. Эти потери приближенно оцениваются после оп-

ределения тепловой нагрузки и поверхности нагрева для каж-

дого аппарата в отдельности. Они могут составлять для хоро-

шо изолированных аппаратов от 3 до 5 %, причем большее

значение принимается для первого корпуса.

Тепловой баланс первого корпуса выпарной установки.

Тепловой баланс первого корпуса выпарной установки на 1 кг

раствора, поступающего в аппарат, имеет следующий вид:

Приход тепла

С греющим паром

d i'

С раствором

сt

Расход тепла

С вторичным паром

w i"

С раствором, уходящим из

ступени

1 1 1

(1 w )c t

С конденсатом

d 

Уравнение теплового баланса для 1 ступени

 

1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1

d i' 1c t w i" 1 w c t d .     

(37)

Если в аппарат поступает 1 кг раствора с теплоемко-

стью

и из него удаляется

кг воды с теплоемкостью

то, поскольку при выходе из аппарата получается

 

1w

кг

раствора с теплоемкостью

, справедливо равенство

 

01В 1 1

1c w c 1 w c .  

(38)

Подставим в уравнение теплового баланса (37) вместо

 

1 w c

величину

01В

c w c

и решив его относительно

, получим:

1 1 0 1

1 1 0

1 В 1 1 В 1

i' t t

w d c

i" c t i" c t

  





Множитель

1 В1

i" c t





, равный количеству воды, испа-

ряемому за счет тепла 1 кг греющего пара, называется коэф-

фициентом испарения



. Он всегда имеет положительное

значение.

Выражение

1 В1

i" c t



может быть отрицательным, по-

ложительным или равным нулю. Знак его зависит от знака

числителя, так как знаменатель

1 В1

i" c t

всегда положителен.

Если температура поступающего и аппарат раствора выше

температуры кипящего в аппарате раствора, т. е. если

tt

то

 

0 0 1

с t t

равно количеству тепла, освобождающемуся из

1 кг раствора за счет понижения его температуры при поступ-

лении в аппарат. Например, если раствор из первого корпуса

прямоточной выпарной установки с температурой

поступа-

ет во второй корпус, в котором температура раствора

tt

то некоторое количество воды из поступающего раствора вы-

кипает за счет собственного тепла перегрева. Испарение жид-

кости в аппарате за счет тепла поступающего раствора называ-

ется самоиспарением, а величину

1 В1

i" c t



называют коэффи-

циентом самоиспарения



С учетом этого получаем уравнение

1 1 1 0 1

w d c .   

(39)

Расход пара в однокорпусной установке на 1 кг раство-

ра выражается формулой

1 0 1







(40)

Уравнение теплового баланса для второго корпуса со-

гласно рисунку 23 имеет вид

   

 

1 1 2 1 1 1 1 1

2 2 1 2 2 2

1 1 1 2

w R i' 1 w c t d

w i" 1 w w c t

w R d

       





    

     





В этом уравнении и на схеме

,

и т. д. обозначают

величины отбора экстрапара, а

, наоборот, - поступление в

выпарную установку пара из отбора турбины, отработавшего

пара из паровой машины, работающей с противодавлением,

или от какого-либо постороннего парогенератора.

Принимая во внимание, как указано выше, что

 

01В 1 1

1c w c 1 w c  

и, соответственно

 

01В 2 В 1 2 2

c w c w c 1 w w c    

, представляем уравне-

ние в следующем виде:

 

1 2 1 2 0 1 В 1 1 1

2 2 0 1 В 2 В 2 1 2

1 2 1 1

w i' R i' с w с t d

w i" с w с w с t w

R d .

       

     

     

Преобразуем его к виду

 

2 2 1 2

2 1 0 1 В

2 В 2 2 В 2

1 2 2 2

2 В 2 2 В 2

i' t t

ww с w с

i" с t i" с t

d R .

i" с t i" с t

  

   



    

   



Заменив

2 2 1 2 1 2

2 2 2

2 В 2 2 В 2 2 В 2

i' t t

, , ,

i" с t i" с t i" с t

     

     

  

получаем

 

2 1 2 0 1 В2

1 2 1 2

ww с w с

d R .

     

     

(41)

В формуле (41)



- коэффициент самоиспарения кон-

денсата при его перепускании из предыдущей ступени в кон-

денсационный горшок последующей. Численно показывает,

какое количество вторичного пара в кг образовалось в конден-

сационном горшке при поступлении в него 1 кг конденсата.

Поставим выражение (39) в (41) и получим количество

воды, выпаренной во втором корпусе МВУ на 1 кг исходного

раствора

 

   

2 1 1 2 1 2 В2

0 2 1 1 2 В 2 1 2

wd с

с с R .

        

         

(42)

Аналогично можно получить выражение для

 

3 1 2 1 2 B 2

1 1 2

3 1 3 B

1 2 B 2

1 3 3

3 2 1 1 2 B 2

1 2 1

3 B 1 3 3

1 2 B 2

1 2 3 3 3 3 2 3

w d c

        





    





   





   





   





         





    





     





   





            

(43)

Обозначив в этих уравнениях коэффициенты при

через

1 2 3 n

x ,x ,x ...x

, коэффициенты при

через

1 2 3 n

y ,y ,y ...y

, при

 

R - z'

, при



z''

и т.д.; тогда

для

1 2 3 n

w ,w ,w ...w

получим следующие уравнения

 

1 1 1 0 1

2 1 2 0 2 1 2

2 1 3 0 3 1 3 2 3

n 1 n 0 n 1 n

2 n 3 n n 1 n

w d x c y ;

w d x c y R z' ;

w d x c y R z' z" ;

............................................................

w d x c y R z'

z" z''' ... z .





    

      

     

     

Суммируем правые и левые части уравнений и прини-

маем следующие обозначения:

 

n 1 2 3 n

1 2 3 4 n

2 3 4 5 n

3 4 5 6 n

n 1 n n

W w w w ... w

X x x x ... x

Y y y y ... y

Z z' z' z' ... z'

Z z'' z'' z'' ... z''

Z z''' z''' z''' ... z'''

................................................

Z z .



    

  

В результате суммирования системы получается

 

n 1 n 0 n 1 1

2 2 3 3 n 1 n 1

W d X c Y R Z

Z Z ... Z .



     

     

(44)

Отсюда определяем искомый удельный расход первич-

ного греющего пара, идущего на обогрев первого корпуса

прямоточной МВУ

 

n 0 n 1 1 2 2 n 1 n 1

W c Y R Z Z ... Z



        



(45)

Или в другом виде

 

n 0 n

2 2 n 1 n 1

W c Y

... .







  



  

(46)

Отношения

и т. д. носят название эквивален-

тов экстрапара. Они показывают, на сколько килограммов уве-

личивается удельный расход греющего пара на первый корпус

при наличии отборов необходимого количества экстрапара с

разными параметрами.

Эквиваленты экстрапара уменьшаются согласно поряд-

ку нумерации корпусов, так как при этом уменьшаются коэф-

фициенты

. Отсюда следует, что чем выше номер корпуса,

из которого отбирается экстрапар, тем меньше в первом кор-

пусе расходуется греющего пара на 1 кг отбираемого экстра-

пара.

При наличии потребителей пара низких давлений в це-

лях экономии общего расхода тепла на теплоиспользующие

установки предприятия в большинстве случаев бывает выго-

ден максимально возможный отбор экстрапара из выпарных

установок.

Изложенный выше метод определения расхода пара

даже для четырехкорпусной установки чрезвычайно громоз-

док. Однако он сильно упрощается, если принять, что коэффи-

циенты испарения во всех корпусах равны единице (практиче-

ски они составляют 0,92—0,99), а произведения двух или

больше коэффициентов самоиспарения равны нулю. Эти до-

пущения дают ошибку не более 4-6 %'. При этом коэффициен-

ты при

принимают значения:

2 1 2 1 2 В2

2 В2

x 1;

x с

1 с.

  

        

   

Коэффициенты при

2 2 1 1 2 B 2 1 2

3 1 2 3

y и т.д.



          

    

Коэффициенты при

 

R

3 2 3 3 3 3 3 3

3 4 3 4 4

z' 1;

z' 1

z' 1 2 2 .

  

           

       

Коэффициенты при



4 3 4 3 4 4 4 4

z'' 1;

z'' 1 и т.д.

  

            

На основе коэффициентов

x, y, z

могут быть подсчи-

таны суммарные коэффициенты

X, Y, Z

, значения которых

используются для определения расхода пара по формулам (45-

46).

Если выпарные аппараты работают без перепуска кон-

денсата, то следует везде принимать

0

. Если отсутствует

отбор экстрапара -

1 2 n

... 0      

, при отсутствии до-

полнительного источника пара низкого потенциала

R0

Расчеты противоточных многокорпусных выпарных ус-

тановок и установок с параллельным питанием корпусов, а

также других возможных на практике схем включения выпар-

ных аппаратов рассматриваются в [2].