ЗАКЛЮЧЕНИЕ 1 страница. Данное учебное пособие содержит все необходимые данные для самостоятельного изучения раздела «Выпаривание и выпарные аппараты»

Данное учебное пособие содержит все необходимые данные для самостоятельного изучения раздела «Выпаривание и выпарные аппараты». В полной мере приводятся теоретиче­ские сведения о процессе выпаривания, о его аппаратном оформлении. Приводятся чертежи и схемы, как самих выпар­ных аппаратов, так и многоступенчатых выпарных установок. В достаточной степени рассматривается вопрос о тепловом, механическом и гидравлическом расчетах выпарных аппара­тов. Приводятся справочные данные по основным используе­мым в промышленности растворам.

Последовательное изложение учебного материала от теоретических основ к практическим расчетам должно суще­ственно восполнить недостаток учебной и технической лите­ратуры по данному вопросу.

Учебное пособие используется при выполнении курсо­вого проекта по дисциплине «Тепломассообменное оборудо­вание предприятий» студентами специальности 140.104 «Про­мышленная теплоэнергетика». Полностью приводятся спра­вочные данные, что позволяет обойтись без использования специализированной литературы.

Учебное пособие рекомендуется также для инженерно- технических работников, занятых проектированием и исследо­ванием выпарных установок.

Формулы для расчета нормальной физико-химической температурной депрессии некоторых растворов

Раствор	Диапазон концентраций b, % мас.	H 0 Формула определения Д1, С
Нитрат серебра AgNO3	3...57	Дн =0,0000086b3-0,00020338b2+ +0,0595043b-0,03027432
Хлорид бария BaCl2	10.34	ДН =0,00006397b3-0,0012981b2+ +0,0980039b-0,28339967
Хлорид кальция CaCl2	2.20	ДН =0,000252b3+0,00142b2+ +0,0967b-0,011
Нитрат кальция Ca(NO3)2	5.60	ДН =0,0000329b3+0,0002497b2+ +0,104b+0,0456
Сульфат меди CuSO4	2.20	ДН =0,000635b2+0,0181b+0,101
Сульфат железа FeSO4	7.25	ДН =0,00015842b3-0,005807b2+ +0,098634b-0,25198916
Карбонат калия K2CO3	6.51	ДН =-0,00002484b3 +0,00260915b2 + +0,02342962b+0,00067602
Хромат калия K2CrO4	6.47	ДН =-0,00000163b4+0,00017184b3- -0,00394323b2+0,10234514b- -0,1356091

Бихромат калия К2СГ2О7	6...67	Д? =0,00000102b4+0,00002677b3- -0,00024606b2+0,11249895b- -0,30286667
Нитрат калия KNO3	1...20	Д? =0,000983b2+0,801b-0,00766
Гидроксид калия KOH	25.80	Д? =0,0004024b3+0,00060962b2- -0,3905351b+12,7381363
Сульфат калия K2SO4	4.20	Д? =0,00001928b3-0,00032282b2+ +0,0697384b-0,00779982
Бромид лития LiBr	10.60	Д? =0,0003291b3-0,007478b2+ +0,1207b+0,9271
Хлорид лития LiCl	10.50	Д? =0,64889-exp(-0,000002332b3- -0,00003b2+0,09602b)
Хлорид магния MgCl2	1.20	Д? =0,0133b2+0,0562b+0,0831
Хлорид натрия NaCl	3.28	Д? =0,0001438b3+0,0006834b2+ +0,1732b-0,02424
Нитрат натрия NaNO3	1.31	Д? =0,0000227b3+0,000585b2+ +0,1106b-0,0294
Гидроксид натрия NaOH	3.55	Д? =-0,0000271b3+0,01664b 2+ +0,0731b+0,3448

Сульфат натрия Na2SO4	2...27	Af =-0,0003 8b3+0,00219b 2+ +0,0643b-0,00906
Хлорид аммония NH4CI	5...40	Af =-0,0000055b4+0,0004522b3- -0,007296b2+0,2197b-0,1371
Нитрат аммония NH4NO3	10.50	Af =0,0000393b3-0,001003b2+ +0,1436b-0,2992
Сульфат аммония (NH4)2SO4	5.50	Af =0,0000285b3 +0,000006601b2+ +0,0686b+0,04432
Сульфат цинка ZnSO4	8.45	Af =0,00006829b3- 0,00184066b2+ +0,0522868b-0,15825403
Сахароза C12H22O11	10.75	Af =0,0000496b3-0,003509b2+ +0,1492b-1,7318

Таблица П2.1

Теплофизические свойства воды на линии насыщения

■м О ^ о	ей с О Сц	3 И а	р, ь о siS	l, Вт/(мК)	Ъ42 > s	О -г са	£ с ^
	1,013	999,9	4,212	0,551	1,789	-0,63	756,4	13,67
	1,013	999,7	4,191	0,574	1,306	0,70	741,6	9,52
	1,013	998,2	4,183	0,599	1,006	1,82	726,9	7,02
	1,013	995,7	4,174	0,618	0,805	3,21	712,2	5,42
	1,013	992,2	4,174	0,635	0,659	3,87	696,5	4,31
	1,013	988,1	4,174	0,648	0,556	4,49	676,9	3,54
	1,013	983,2	4,179	0,659	0,478	5,11	662,2	2,98
	1,013	977,8	4,187	0,668	0,415	5,70	643,5	2,55
	1,013	971,8	4,195	0,674	0,365	6,32	625,9	2,21
	1,013	965,3	4,208	0,680	0,326	6,95	607,2	1,95
	1,013	958,4	4,220	0,683	0,295	7,52	588,6	1,75
	1,430	951,0	4,233	0,685	0,272	8,08	569,0	1,60
	1,980	943,1	4,250	0,686	0,252	8,64	548,4	1,47
	2,700	934,8	4,266	0,686	0,233	9,19	528,8	1,36
	3,610	926,1	4,287	0,685	0,217	9,72	507,2	1,26
	4,760	917,0	4,313	0,684	0,203	10,30	486,6	1,17
	6,180	907,4	4,346	0,683	0,191	10,70	466,0	1,10
	7,920	897,3	4,380	0,679	0,181	11,30	443,4	1,05
	10,03	886,9	4,417	0,674	0,173	11,90	422,8	1,00
	12,55	876,0	4,459	0,670	0,165	12,60	400,2	0,96
	15,55	863,0	4,505	0,663	0,158	13,30	376,7	0,93
	19,08	852,8	4,555	0,655	0,153	14,10	354,1	0,91
	23,20	840,3	4,614	0,645	0,148	14,80	331,6	0,89
	27,98	827,3	4,681	0,637	0,145	15,90	310,0	0,88
	33,48	813,6	4,756	0,628	0,141	16,80	285,5	0,87
	39,78	799,0	4,844	0,618	0,137	18,10	261,9	0,86

Плотность:

в диапазоне температур 10 < t < 160 0С р=0,0000019t3-0,003227t[1]-0,12159t+1001,331, кг/м3;

в диапазоне температур 160 < t < 250 0С p=-0,0024834t[2]-0,19453t+1002,6, кг/м3.

Изобарная теплоемкость:

в диапазоне температур 0 < t < 20 0С CP=-0,0000009t3+0,0000783t2-0,002684t+4,2118, кДж/(кг-К);

в диапазоне температур 20 < t < 40 0С Cp=0,0000276t2-0,002063t+4,2112, кДж/(кг-К);

в диапазоне температур 40 < t < 160 0С CP=0,0000108t2-0,0007652t+4,1864, кДж/(кг-К);

в диапазоне температур 160 < t < 250 0С Cp=0,000032t2-0,007851t+4,7778, кДж/(кг-К).

Теплопроводность:

в диапазоне температур 10 < t < 60 0С 1=0,55758-exp(0,003827t-0,000017t2), Вт/(м-К);

в диапазоне температур 60 < t < 120 0С 1=0,55492+0,002367t-0,0000106t2, Вт/(м-К);

в диапазоне температур 120 < t < 250 0С 1=0,6043314+0,0012582t-0,0000048t2, Вт/(м-К).

Коэффициент объемного расширения: в диапазоне температур 10 < t < 120 0С

b=(0,0000047t3-0,0011894t2+0,1523t-0,6763)/104, 1/К;

в диапазоне температур 120 < t < 250 0С р=[3,4888^ехр(0,000000076^--0,00003637^+ +0,010908t)]/104, 1/К.

Поверхностное натяжение:

в диапазоне температур 10 < t < 120 0С а=[756,49^ехр(-0,0000000Ш3-0,000004974^- -0,001886t)]/104, Н/м;

в диапазоне температур 120 < t < 250 0С а=[939,576^ехр(-0,000000075^-0,000022944^-0,006ОТ)]/104, Н/м.

Критерий Прандтля (Pr):

в диапазоне температур 10 < t < 120 0С Рг=13,1487^ехр(-0,000000466^+0,0001934^-0,034780;

в диапазоне температур 120 < t < 250 0С Рг=12,1183-ехр(-0,000000И3+0,0000902^-0,026845^.

Теплофизические свойства (символ)	Размерность	Массовая концентрация, % мас.	Температура, 0С
Р	кг/м3
						1028,6
v-106	м2/с		1,058	0,707	0,514	0,398	0,325	0,293
	1,171	0,783	0,577	0,452	0,370	0,329
	1,337	0,915	0,680	0,534	0,440	0,410
Ср	кДж кгК		3,97	3,94	3,93	3,96	3,98	4,03
	3,78	3,75	3,76	3,78	3,80	3,83
	3,60	3,57	3,56	3,58	3,59	3,63
l	Вт м • К		0,593	0,621	0,645	0,664	0,675	0,681
	0,587	0,615	0,638	0,657	0,668	0,674
	0,581	0,609	0,633	0,651	0,662	0,667
ст-103	Н/м		74,05	71,00	67,39	63,60	60,20	56,70
	75,50	72,35	68,71	64,80	61,60	58,20
	77,35	73,92	70,16	66,20	62,50	59,40
Pr	-		7,37	4,63	3,21	2,41	1,92	1,63
	8,18	5,14	3,61	2,74	2,18	1,89
	9,35	6,01	4,26	3,23	2,59	2,25

Формулы для определения теплофизических свойств водного раствора хлорида кальция CaCl2

Диапазон температур 20 < t < 120 С, концентраций 5 < b < 15 % мас.

Плотность: p=10-4-t2(-0,00945b3+0,208b2-0,522b-23,942)-t(- -0,0000271b3-0,000634b2+0,037b+0,0867)+(0,0074b3-0,227b2+ +11,198b+994,1), кг/м3.

Кинематическая вязкость:

v -10[3]=(0,000481b3-0,01083b2+0,106b+ +1,3723)-exp[10-6-t2(0,0347b3-0,6314b2+2,2074b+ +88,76)-10-3t(0,00476b3-0,1014b2+0,479b+24,76)], м2/с.

Изобарная теплоемкость: Cp=10-6-t2(0,005234b3+0,077b2-3,77b+39,474)- -10-4t(0,0112b3 +0,037b2--4,827b+47,883)+(- 0,000375b3+0,01224b2- 0,161b+4,555), кДж/(кг-К).

Коэффициент теплопроводности: 1=t-2(-0,0209b2+0,111b+62,182)+t-1(-0,000816b2+0,00534b- -5,804)+(0,0000096b2-0,00171b+0,734), Вт/(м-К).

Теплофизические свойства символ)	Размерность	Массовая концентрация, % мас.	Температура, 0С
Р	кг/м
v-106	м2/с		0,96	0,66	0,50	0,39	0,31	0,25
	1,02	0,70	0,53	0,41	0,32	0,27
	1,30	0,86	0,62	0,48	0,38	0,33
	1,90	1,20	0,82	0,62	0,48	0,41
	3,04	1,86	1,27	0,93	0,83	0,76
	5,93	3,46	2,25	1,61	1,22	0,98
Ср	кДж		4,00	3,97	3,97	3,99	4,02	4,04
	3,84	3,80	3,80	3,82	3,84	3,86
	3,52	3,49	3,49	3,51	3,53	3,55
кг • К		3,20	3,18	3,18	3,20	3,21	3,22
	2,90	2,88	2,88	2,89	2,91	2,93
	2,61	2,58	2,58	2,60	2,61	2,625
l	Вт		0,594	0,623	0,647	0,665	0,676	0,683
	0,590	0,618	0,642	0,659	0,669	0,677
м • К		0,578	0,606	0,629	0,647	0,657	0,664
	0,565	0,592	0,615	0,633	0,642	0,648
	0,550	0,577	0,599	0,615	0,626	0,629
	0,533	0,558	0,579	0,595	0,606	0,609

Продолжение табл. П2.3

			73,3	70,2	66,9	63,7	60,4	57,6
			74,5	71,3	68,0	64,7	61,5	58,2
ах			76,5	73,1	69,8	66,4	63,1	59,7
			78,2	74,7	71,3	67,8	64,4	61,0
			80,2	76,6	73,0	69,5	66,0	62,4
			82,2	78,4	74,7	71,1	67,4	63,7
			6,71	4,34	3,13	2,36	1,83	1,53
			7,13	4,60	3,33	2,48	1,98	1,70
			9,22	5,70	3,92	2,94	2,28	1,92
			13,57	8,05	5,26	3,85	2,97	2,49
			22,03	12,65	8,25	5,85	4,48	3,78
			43,93	24,03	14,9	10,32	7,63	5,50

Формулы для определения теплофизических свойств водного раствора нитрата кальция Ca(NO3)2

Диапазон температур 20 < t < 120 0С, концентраций 5 < b < 50 % мас.

1. Плотность:

а) диапазон концентраций 5 < b < 30 % мас. p=10-4-t2(-0,003007b3+0,1737b2-3,5975b+5,54)-10-2tx x(-0,005171b3+0,293b2-5,044b+56,095)+(0,0004205b3+ +0,0419b2+7,0378b+1008,45), кг/м3;

б) диапазон концентраций 30 < b < 50 % мас. p=10-4-t2(-0,0003241b3-0,007977b2+1,802b-65,366)-

-10-2t(-0,0002242b3-0,02013b2+2,8445b-32,284)+ +(0,0004205b3+0,0419b2+7,0378b+1008,45), кг/м3.

Кинематическая вязкость:

а) диапазон концентраций 5 < b < 20 % мас.

v-106=[1,434- exp(0,00013 92b3-0,002974b[4]+0,02291b)] х xexp{[-11,2957x10-7t3-exp(0,001076b3-0,02353b2- -0,06711b)]+[23,6365-10-5t2-exp(0,0005893b3-0,01155b2- -0,04516b)]-28,4696-10-3t-exp(0,000193b3-0,003 849b2- -0,004453b)]}, м2/с;

б) диапазон концентраций 20 < b < 50 % мас. v-106=[1,129-exp(0,00000129b3+0,000391b2+0,02272b)]* * exp[10-7t3(-0,0000166b3+0,00455b2-0,2198b+1,3896)+ +10-5t2(--0,001796b3+0,1717b2-5,0b+56,207)-10-3t*

*(-0,001082b3+0,1015b2-2,6581b+47,374)], м2/с.

Изобарная теплоемкость:

а) диапазон концентраций 5 < b < 30 % мас. Ср= 10-5-t2(0,00001213b3-0,0083 8b2+0,1325b+1,132)-

-10-3t(0,0002816b3-0,01782b2+0,287b+0,7113)+ +(0,00000401b3- 0,0002588b2-0,02783b+4,167), кДж/(кг-К);

б) диапазон концентраций 30 < b < 50 % мас. СР=10-5^2(-0,0000112b3-0,000501b2+0,1087b-1,6655)-10- 3t(0,0000041b3-0,001432b2+0,1564b-0,405)+ +(0,00000401b3-0,0004915b2-0,009538b+3,829), кДж/(кг-К).

Коэффициент поверхностного натяжения: диапазон концентраций 5 < b < 50 % мас.

o-103=(0,000428b3-0,003532b2+0,2804b+75,30)- -t(0,000000166b3-0,0000098b2+0,0005944b+0,1584), Н/м.

Критерий Прандтля:

а) диапазон концентраций 5 < b < 20 % мас. Pr=(0,001373 5b3-0,03368b2+0,4474b+8,977)^exp[10-542* *(-0,0006422b3+0,0131b2+0,1368b+6,093)- -10-3t(0,0002175b3-0,00684b2+0,2957b+23,163)];

а) диапазон концентраций 20 < b < 50 % мас. Pr=(0,0025856b3-0,1947b2+5,7131b-41,618)-exp[10-5-t2* *(-0,0003527b3+0,02742b2-0,5339b+11,4587)- -10-3t(-0,0000513b3-0,0043 7b2+0,6773b+16,694)].

Теплофизические свойства(символ)	Размерность	Массовая концентрация, % мас.	Температура, 0С
Р	кг/м3
v-106	м2/с		0,983	0,646	0,484	0,372	0,303	0,262
	0,913	0,636	0,479	0,371	0,306	0,269
	0,893	0,634	0,474	0,376	0,313	0,286
Ср	кДж кг • К		4,02	3,93	3,96	4,01	4,03	4,06
	3,86	3,81	3,81	3,85	3,89	3,93
	3,70	3,68	3,67	3,72	3,74	3,75
l	Вт		0,592	0,620	0,644	0,663	0,673	0,679
м • К		0,584	0,610	0,635	0,654	0,664	0,670
	0,576	0,602	0,627	0,644	0,655	0,661
ст403	Н/м		73,5	70,3	66,9	63,4	59,5	55,3
	74,7	71,2	67,9	64,5	60,9	56,6
	75,6	72,0	68,9	65,6	62,1	57,9
	77,1	73,5	70,0	66,6	63,2	58,9
Pr	-		6,65	4,18	3,03	2,25	1,79	1,51
	6,41	4,18	3,00	2,25	1,83	1,61
	6,30	4,20	2,99	2,31	1,87	1,70

Диапазон температур 20 < t < 120 0С, концентраций 5 < b < 15 % мас.

1. Плотность:

p=10-4t2(0,0093b3-0,190b2+1,354b-31,533)-10-2t(-0,011b3+ +0,414b2-3,004b+23, 7)+(0,3 84b3-11,49b2112,37b+710,07), кг/м3.

2. Кинематическая вязкость: v40[5]=(0,00031b3-0,0056b2-0,018b+1,796)^exp[10-743(-0,0012b3- -0,00121b2+0,79b-6,54)+10-5t2(0,000335b3+0,096b2-2,872b+ +25,46)-10-3t(0,011b3-0,243b2+0,57b+29,197)], м2/с.

3. Изобарная теплоемкость: CP=10-642(-0,0059b3-0,107b2+3,0965b+10,63)-10-4t(-0,0123b3+ +0,0187b2+2,263b+14,482)+(0,001b3-0,0309b2+ +0,259b+3,387), кДж/(к^К).

4. Коэффициент теплопроводности: 1=t-3(-8,619b2+185,13b-539,73)+t-2(0,612b2-13,185b+95,82)- -t-1 (0,0099b2-0,22b+6,093)+(0,000042b2-0,0028b+0,733), Вт/(м-К).

6. Критерий Прандтля: Pr=(-0,00252b3+0,086b2-1,052b+14,89)-exp[10-8-t3(-0,0111b3+ +0,0377b2+7,83b-71,708)+10-5t2(0,0038b3-0,0548b2-1,086b+ +21,49)-10-3t(-0,00428b3+0,1645b2-2,54b+3 9,474)].

Теплофизические свойства (символ)	Размерность	Массовая концен­трация, % мас.	Температура, 0С
Р	кг/м3
						1048,5
						1105,5
v-106	м2/с		1,163	0,753	0,535	0,408	0,326	0,286
	1,345	0,872	0,621	0,474	0,379	0,332
	1,575	0,983	0,680	0,507	0,397	0,348
Ср	кДж кг • К		3,92	3,85	3,81	3,78	3,76	3,745
	3,68	3,63	3,58	3,56	3,55	3,532
	3,45	3,41	3,37	3,35	3,33	3,320
l	Вт		0,593	0,620	0,645	0,664	0,675	0,682
	0,587	0,615	0,638	0,657	0,668	0,673
м • К		0,581	0,609	0,633	0,651	0,662	0,667
а403	Н/м		73,26	70,53	67,96	65,10	63,20	59,82
	74,79	72,34	69,60	66,80	64,10	61,34
	76,08	73,40	70,57	68,10	65,20	62,45
Pr	-		8,08	4,86	3,27	2,39	1,83	1,60
	9,35	5,66	3,80	2,78	2,14	1,83
	10,94	6,38	4,16	2,98	2,24	1,96