Расчет опреснителя вариант 36

Необходимо выполнить конструктивный тепловой расчет опреснителя. Определить размеры испарительной батареи, конденсатора и камеры испарения, а также габаритные характеристики опреснителя и диаметры основных патрубков: греющей, охлаждающей и питательной воды, рассольного и дистиллятного. Условный диаметр воздушного патрубка принять равным дистиллятному. Основные элементы конструкции выбираются по прототипу.

Наименование

Обозначение

Численное значение

Производительность, т/сут (кг/с)

Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора (температура питательной воды), °С

Соленость охлаждающей воды, мг/л NaCl

Соленость дистиллята, мг/л NaCl

Расчетная формула или источник

Значение

Кратность охлаждения

Принимается /1/

Подогрев охлаждающей воды в конденсаторе, К

Коэффициент подачи питательной воды

Расход питательной воды, кг/с

Теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг

Наименование
Обозн.
Расчетная формула или источник
Расчет
Значение
Плотность вторичного пара, кг/м3
ρ''

0,02
Ускорение силы тяготения, м/с2
g
Принимается /5/
–
9,8
Коэффициент поверхностного натяжения рассола, Н/м
σ
Из приложения II /1/
–
7,06∙10 -2
Диаметр отбойного козырька, м
dотб
dотб = 1,25*dбат
1,25∙3,0
3,75
Диаметр камеры испарения, м

1,5∙3,0
4,5
Приведенная скорость «зеркала испарения», м/с

7
Высота установки отбойного козырька, м
hпр

0,5∙(4,5-3,75)
0,375
Высота отбойного козырька, м
hкоз

0,507
Расстояние отбойного козырька от испарительной батареи, м
hотб
1,16*hпр+0,07
1,16∙0,375+0,07
0,505
Расстояние от батареи до конденсатора, м
hк
hпр+hкоз +0,008
0,375+0,507+0,008
0,890

2.3. Расчет конденсатора
Таблица 2.3.
Наименование
Обозн.
Расчетная формула или источник
Расчет
Значение
1
2
3
4
5
Теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг
r
Из табл.
...

Производительность, т/сут (кг/с)
W2
200
80-100
(0.93 -1.16)
Тепловая мощность, кВт
Qисп
5818
2904
Температура насыщения, °С
ts
23
40÷60
Расход греющей воды, кг/с
Wгр
74,6
69.4
Температура греющей воды, °С
tгр
55
60÷80
Соленость охлаждающей воды, мг/л NaCl
Sохл
15000
40000
Расход питательной воды, кг/с
Wпв
9,2
4.0÷4.8
Коэффициент подачи питательной воды
m
4
4÷5
Плотность теплового потока, кВт/м2
qисп
64,5
20÷25
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dисп
94,9
30÷38
Поверхность нагрева, м2
Hбат
90,2
112
Число трубок, шт
zбат
4663
2949
Высота трубок, м
lгр
0,28
0,55
Число перегородок, шт
n
3
3
Диаметр трубок (наружный), м
dн
0,022
0.022
Диаметр корпуса батареи, м
dбат
3
2.0
Диаметр патрубка греющей воды, м
dгр
0,3
0,25
Диаметр рассольного патрубка, м
dр
0,32
0,125
Диаметр патрубка питательной воды, м
dпв
0,1

Температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора (температура питательной воды), °С
tпв
tохл + Δtк
10+7,68
17,68
Средняя температура охлаждающей воды, °С
tк
0,5*( tохл + Δtк)
0,5∙(10+7,68)
8,84
Скорость воды в трубках конденсатора, м/с
w'к
Принимается /1/
–
1,1
Коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/м2*К
Кк

2207
Среднелогарифмический температурный напор конденсатора, К
Δtконд

8,6
Поверхность конденсатора (расчетная), м2
H’k

296
Диаметр камеры испарения, м
dки
Из табл. 2
–
4,5
Длина трубок конденсатора, м
lк
1,25*dки
1,25∙4,5
5,625
Диаметр трубок конденсатора (наружный), м
dн
Принимается /1/
–
0,022
Число трубок конденсатора (расчетное), шт
z'к

763
Число ходов воды в конденсаторе
n
Принимается /1/
–
4
Число трубок в одном проходе, шт.
Nк

191
Плотность охлаждающей воды, кг/м3
ρохл
ρохл = ρпв
–
1025
Продолжение табл. 2.3.
...

Соленость охлаждающей воды, мг/л NaCl
Sохл
15000
40000
Расход питательной воды, кг/с
Wпв
9,2
4.0÷4.8
Коэффициент подачи питательной воды
m
4
4÷5
Плотность теплового потока, кВт/м2
qисп
64,5
20÷25
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dисп
94,9
30÷38
Поверхность нагрева, м2
Hбат
90,2
112
Число трубок, шт
zбат
4663
2949
Высота трубок, м
lгр
0,28
0,55
Число перегородок, шт
n
3
3
Диаметр трубок (наружный), м
dн
0,022
0.022
Диаметр корпуса батареи, м
dбат
3
2.0
Диаметр патрубка греющей воды, м
dгр
0,3
0,25
Диаметр рассольного патрубка, м
dр
0,32
0,125
Диаметр патрубка питательной воды, м
dпв
0,1
0.04
Конденсатор
Расход охлаждающей воды, кг/с
Wохл
184
300
Температура охлаждающей воды, °С
tохл
10
25÷30
Плотность теплового потока, кВт/м2
qк
17,3
23÷29
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dn
25,5
35÷44
Поверхность нагрева, м2
Hк
325
108
Число трубок конденсатора, шт
zк
836
490
Длина трубок, м
lк
5,625
3.0
Диаметр корпуса конденсатора, м
dконд
1,29
0.82
Диаметр патрубка охлаждающей воды, м
dохл
0,46

Соленость дистиллята, мг/л NaCl
Sд
10
50
Камера испарения
Диаметр корпуса, м
dки
4,5
2,7
Приведенная скорость подъема пара, м/с
w''о
7
4.0
Высота камеры испарения, м
hки
3,59
2.2
Габариты опреснительной установки, м
L
7,2
4.10

B
6.9
3.10

H
5,38
2.80

Спроектированный опреснитель имеет производительность в 2 раза больше чем у прототипа.
В испарительной батарее удельный паросъём спроектированного опреснителя в три раза больше чем у прототипа, это объясняется тем, что спроектированный опреснитель имеет более высокую плотность теплового потока. В конденсаторе спроектированного опреснителя плотность теплового потока и удельный паросъем ниже чем в прототипе, так как в спроектированном опреснители более низкий перепад температур. Спроектированный опреснитель имеет габаритные размеры и диаметры патрубков выше чем у прототипа, потому что прототип имеет производительность и соответственно пропуск воды ниже чем у спроектированного опреснителя.
...

Соленость охлаждающей воды, мг/л NaCl
Sохл
15000
40000
Расход питательной воды, кг/с
Wпв
9,2
4.0÷4.8
Коэффициент подачи питательной воды
m
4
4÷5
Плотность теплового потока, кВт/м2
qисп
64,5
20÷25
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dисп
94,9
30÷38
Поверхность нагрева, м2
Hбат
90,2
112
Число трубок, шт
zбат
4663
2949
Высота трубок, м
lгр
0,28
0,55
Число перегородок, шт
n
3
3
Диаметр трубок (наружный), м
dн
0,022
0.022
Диаметр корпуса батареи, м
dбат
3
2.0
Диаметр патрубка греющей воды, м
dгр
0,3
0,25
Диаметр рассольного патрубка, м
dр
0,32
0,125
Диаметр патрубка питательной воды, м
dпв
0,1
0.04
Конденсатор
Расход охлаждающей воды, кг/с
Wохл
184
300
Температура охлаждающей воды, °С
tохл
10
25÷30
Плотность теплового потока, кВт/м2
qк
17,3
23÷29
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dn
25,5
35÷44
Поверхность нагрева, м2
Hк
325
108
Число трубок конденсатора, шт
zк
836
490
Длина трубок, м
lк
5,625
3.0
Диаметр корпуса конденсатора, м
dконд
1,29
0.82
Диаметр патрубка охлаждающей воды, м
dохл
0,46

Значение
Плотность вторичного пара, кг/м3
ρ''

0,02
Ускорение силы тяготения, м/с2
g
Принимается /5/
–
9,8
Коэффициент поверхностного натяжения рассола, Н/м
σ
Из приложения II /1/
–
7,06∙10 -2
Диаметр отбойного козырька, м
dотб
dотб = 1,25*dбат
1,25∙3,0
3,75
Диаметр камеры испарения, м

1,5∙3,0
4,5
Приведенная скорость «зеркала испарения», м/с

7
Высота установки отбойного козырька, м
hпр

0,5∙(4,5-3,75)
0,375
Высота отбойного козырька, м
hкоз

0,507
Расстояние отбойного козырька от испарительной батареи, м
hотб
1,16*hпр+0,07
1,16∙0,375+0,07
0,505
Расстояние от батареи до конденсатора, м
hк
hпр+hкоз +0,008
0,375+0,507+0,008
0,890

2.3. Расчет конденсатора
Таблица 2.3.
Наименование
Обозн.
Расчетная формула или источник
Расчет
Значение
1
2
3
4
5
Теплота парообразования вторичного пара, кДж/кг
r
Из табл.
...

Принимается /1/
–
0,0002
Коэффициент теплопроводности накипи, Вт/м*К
λн
Принимается /1/
–
0,6
Температура внутренней стенки трубки, °С
tс

56,2
Средняя разность температур стенки трубки и кипящего рассола, К
Δtисп
tс - ts
56,2-23
33,2
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к кипящему рассолу, Вт/м2*К
α2

11261
Коэффициент теплопередачи испарительной батареи, Вт/м2*К
Кбат

2087
Среднелогарифмический температурный напор, К
Δtбат

30,9
Поверхность нагрева испарительной батареи, м2
Нбат

90,2
Число трубок испарительной батареи, шт
zбат

4663
Шаг трубок в трубной доске, м
Sтр
1,5*dн
1,5∙0,022
0,033
Коэффициент заполнения трубной доски
ηтр
Принимается /1/
-
0,6
Диаметр трубной доски (расчетный), м
d'бат

4,3
Продолжение табл. 2.1.
1
2
3
4
5
Диаметр батареи (наружный), м
dбат
Принимается
–
3,0
Плотность питательной воды, кг/м3
ρпв
Из прилож.
...

Принимается /1/
–
0,0002
Коэффициент теплопроводности накипи, Вт/м*К
λн
Принимается /1/
–
0,6
Температура внутренней стенки трубки, °С
tс

56,2
Средняя разность температур стенки трубки и кипящего рассола, К
Δtисп
tс - ts
56,2-23
33,2
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к кипящему рассолу, Вт/м2*К
α2

11261
Коэффициент теплопередачи испарительной батареи, Вт/м2*К
Кбат

2087
Среднелогарифмический температурный напор, К
Δtбат

30,9
Поверхность нагрева испарительной батареи, м2
Нбат

90,2
Число трубок испарительной батареи, шт
zбат

4663
Шаг трубок в трубной доске, м
Sтр
1,5*dн
1,5∙0,022
0,033
Коэффициент заполнения трубной доски
ηтр
Принимается /1/
-
0,6
Диаметр трубной доски (расчетный), м
d'бат

4,3
Продолжение табл. 2.1.
1
2
3
4
5
Диаметр батареи (наружный), м
dбат
Принимается
–
3,0
Плотность питательной воды, кг/м3
ρпв
Из прилож.
...

Коэффициент подачи питательной воды
m
4
4÷5
Плотность теплового потока, кВт/м2
qисп
64,5
20÷25
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dисп
94,9
30÷38
Поверхность нагрева, м2
Hбат
90,2
112
Число трубок, шт
zбат
4663
2949
Высота трубок, м
lгр
0,28
0,55
Число перегородок, шт
n
3
3
Диаметр трубок (наружный), м
dн
0,022
0.022
Диаметр корпуса батареи, м
dбат
3
2.0
Диаметр патрубка греющей воды, м
dгр
0,3
0,25
Диаметр рассольного патрубка, м
dр
0,32
0,125
Диаметр патрубка питательной воды, м
dпв
0,1
0.04
Конденсатор
Расход охлаждающей воды, кг/с
Wохл
184
300
Температура охлаждающей воды, °С
tохл
10
25÷30
Плотность теплового потока, кВт/м2
qк
17,3
23÷29
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dn
25,5
35÷44
Поверхность нагрева, м2
Hк
325
108
Число трубок конденсатора, шт
zк
836
490
Длина трубок, м
lк
5,625
3.0
Диаметр корпуса конденсатора, м
dконд
1,29
0.82
Диаметр патрубка охлаждающей воды, м
dохл
0,46
0.25
Продолжение табл. 3.1
1
2
3
4
Диаметр дистиллятного патрубка, м
dд
0,2

Принимается /1/
–
0,0002
Коэффициент теплопроводности накипи, Вт/м*К
λн
Принимается /1/
–
0,6
Температура внутренней стенки трубки, °С
tс

56,2
Средняя разность температур стенки трубки и кипящего рассола, К
Δtисп
tс - ts
56,2-23
33,2
Коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к кипящему рассолу, Вт/м2*К
α2

11261
Коэффициент теплопередачи испарительной батареи, Вт/м2*К
Кбат

2087
Среднелогарифмический температурный напор, К
Δtбат

30,9
Поверхность нагрева испарительной батареи, м2
Нбат

90,2
Число трубок испарительной батареи, шт
zбат

4663
Шаг трубок в трубной доске, м
Sтр
1,5*dн
1,5∙0,022
0,033
Коэффициент заполнения трубной доски
ηтр
Принимается /1/
-
0,6
Диаметр трубной доски (расчетный), м
d'бат

4,3
Продолжение табл. 2.1.
1
2
3
4
5
Диаметр батареи (наружный), м
dбат
Принимается
–
3,0
Плотность питательной воды, кг/м3
ρпв
Из прилож.
...

Расход питательной воды, кг/с
Wпв
9,2
4.0÷4.8
Коэффициент подачи питательной воды
m
4
4÷5
Плотность теплового потока, кВт/м2
qисп
64,5
20÷25
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dисп
94,9
30÷38
Поверхность нагрева, м2
Hбат
90,2
112
Число трубок, шт
zбат
4663
2949
Высота трубок, м
lгр
0,28
0,55
Число перегородок, шт
n
3
3
Диаметр трубок (наружный), м
dн
0,022
0.022
Диаметр корпуса батареи, м
dбат
3
2.0
Диаметр патрубка греющей воды, м
dгр
0,3
0,25
Диаметр рассольного патрубка, м
dр
0,32
0,125
Диаметр патрубка питательной воды, м
dпв
0,1
0.04
Конденсатор
Расход охлаждающей воды, кг/с
Wохл
184
300
Температура охлаждающей воды, °С
tохл
10
25÷30
Плотность теплового потока, кВт/м2
qк
17,3
23÷29
Удельный паросъем, кг/м2*ч
dn
25,5
35÷44
Поверхность нагрева, м2
Hк
325
108
Число трубок конденсатора, шт
zк
836
490
Длина трубок, м
lк
5,625
3.0
Диаметр корпуса конденсатора, м
dконд
1,29
0.82
Диаметр патрубка охлаждающей воды, м
dохл
0,46
0.25
Продолжение табл. 3.
...