Выпарные аппараты с естественной циркуляцией раствора. После проведения всех уточнений необходимо вычис­лить поверхность теплообмена выпарных аппаратов, м2

После проведения всех уточнений необходимо вычис­лить поверхность теплообмена выпарных аппаратов, м², каж­дой ступени по уравнению теплопередачи:

(170)

где Q_i - тепловая нагрузка ступени выпаривания, Вт;

k_i - коэффициент теплопередачи в аппаратах ступени, Вт/(м2'К);

∆t_i - полезная разность температур в аппарате данной

ступени, °С.

Необходимо оценить возможность возникновения пер­вого кризиса кипения в условиях эксплуатации выпарных ап­паратов МВУ. Эта оценка проводится для всех ступеней по следующей методике:

1. Определяют коэффициент теплопередачи k_i в аппа­рате при длине зоны кипения, равной длине кипятильной тру­бы:

(171)

где α_Е - коэффициент теплоотдачи при конденсации на­сыщенного водяного пара, Вт/(м²-К), формула (43);

α_р - коэффициент теплоотдачи со стороны раствора в

зоне кипения, Вт/(м -К), формула (84).

2. Вычисляют плотность теплового потока через стенку кипятильной трубы:

(172)

где t₁ – температура греющего пара в данном аппарате, ⁰С;

ϑ₁ - температура кипения раствора там же, °С.

3. Вычисляют критическую плотность теплового потока для кипящего раствора по формуле:

(173)

где r_ВП - теплота парообразования вторичного пара, кДж / кг;

ρ_ВП - плотность вторичного пара, кг/м;

ρ_р - плотность кипящего раствора, кг/м;

σ_p - коэффициент поверхностного натяжения для рас­твора, Н/м;

4. Проводят сравнение действительной плотности теп­лового потока с критическим значением:

если q≤q_мах, то по каталогу [10] выбирается выпар­ной аппарат, у которого поверхность теплообмена соответст­вует рассчитанной по формуле (167);

если q > q_мах, то расчет производится снова при уменьшении полезной разности температур ∆t_i с целью уве­личения поверхности теплообмена выпарных аппаратов. Что­бы уменьшить ∆t_i в первую очередь уменьшают давление греющего пара P₁ или увеличивают давление P_K в конденса­торе или последней ступени МВУ.

Рис. 4. Зависимость минимального температурного напора ∆t'_MiN

от и ξ_М: 1- ξ_М = 1,32, P = 0,126 МПа; 2 –

ξ_М = 0,72, P = 0,126МПа; 3 - ξ_М = 0,35, P = 0,126 МПа;4 - ξ_М = 1,32, P = 1,03 МПа; 5- ξ_М = 0,72, P = 1,03 МПа; 6 - ξ_М = 1,32, P = 2,02МПа; 7 - ξ_М = 0,35, P = 1,03 МПа; 8 - ξ_М = 0,72, P = 2,02 МПа; 9 - ξ_М = 0,35, P = 2,02МПа

Минимально допустимая полезная разность температур в аппарате с естественной циркуляцией при выпаривании вод­ных растворов ∆t’_min определяется по формуле

, (174)

где ∆t’_MIN - минимально полезная допустимая разность температур при работе выпарного аппарата на воде; оп­ределяется по графикам рис. 4.

Для давлений, не указанных на рис. 4, значение ∆t’_MIN определяется линейной интерполяцией. Затем проверяют не­обходимое условие устойчивой работы аппарата:

(175)

Если ∆t < ∆t_MIN, то имеют место недопустимые пуль­сации потока и аппарат нормально эксплуатировать невоз­можно. В этом случае изменяют значение температур греюще­го пара и кипящего раствора за счет изменений P₁ и P_K, а за­тем весь расчет повторяют до соблюдения неравенства (172) во всех ступенях МВУ.