Полезная разность температур и температурные потери
В выпарном аппарате тепло от греющего пара передается к кипящему раствору только при условии, если температура греющего пара t г.п. выше температуры кипения раствора t к.р.
Δ t п = t г.п. – t к.р.
В выпарном аппарате полезная разность температур составляет 5-10 градусов.
Разность температур между греющим и вторичным паром, поступающим в конденсатор называется общей разностью
Δ t общ. = t г.п. – t вт. п.
Полезная разность температур всегда меньше Δ t общ. на величину потерь Σ Δ, которые имеются при выпаривании
Δ t п = Δ t общ. – Σ Δ или Δ t п = t г.п. – t вт. п. – Σ Δ
таким образом t к.р. = t вт. п. + Σ
Температурные потери при выпаривании растворов вызываются несколькими причинами:
1. Физико-химической депрессией Δ ф-х
Температура вторичного пара ниже температуры кипения раствора на величину Δ ф-х
Δ ф-х = t к.р. – t вт. п.
С увеличением концентрации Δ ф-х увеличивается.
Для однокорпусной установки Δ ф-х = 1,5 0С
Если 3-х корпусная установка:
II корп. Δ ф-х ≈ 3 0С
III корп. Δ ф-х ≈ 10 0С
2. Верхние и нижние слои раствора в выпарном аппарате испытывают неодинаковое давление. Следовательно температура кипения в нижних слоях выше, чем в верхних из-за добавочного давления столба раствора.
Разницу температур кипения жидкости в верхнем и среднем слоях называют гидростатической депрессией Δ г.с. , она представляет второй вид температурных потерь при выпаривании
Δ t п = t г.п. – t к.р. – Δ г.с.
Температура кипения раствора возрастает за счет гидростатической депрессии в однокорпусном выпарном аппарате ≈ 1,6 град.
Если 3 аппарата:
II корп. на 1,8 град
III корп. на 4,8 град
Гидростатическую депрессию стремятся свести к минимуму.
(Применяют пленочные аппараты – раствор кипит в тонкой пленке и нет столба жидкости).
3. Снижение температуры вторичного пара, вызываемое гидравлическим сопротивлением трубопроводов, называется гидравлической депрессией Δ г.
Если вторичный пар используется в качестве экстра-пара, т.е. он выполняет роль греющего пара в теплообменном аппарате, то понижение его температуры вследствие гидравлической депрессии приведет к уменьшению средней разности температур теплоносителей в теплообменнике и к снижению в нем эффективности теплопередачи.
Когда вторичный пар идет в качестве греющего на нагревание раствора в другом корпусе, то за счет гидравлической депрессии разность температур во втором корпусе уменьшается:
Δ t″ п = t″ г.п. – t″ к.р.
где t″ г.п. < t вт. п.
t″ г.п. = t′ вт. п. – Δ г.
| где: | Δ t″ п | – полезная разность температур во II корпусе; |
| t″ г.п. | – температура пара, обогревающего II корпус; | |
| t′ вт. п. | – температура вторичного пара, образующегося в I корпусе. |
Σ Δ = Δ ф-х + Δ г.с. + Δ г.
Температурные потери Σ Δ повышают температуру кипения раствора t к.р. и уменьшают тем самым полезную разность температур Δ t п , что, в свою очередь, приводит к увеличению поверхности нагрева выпарного аппарата. Это экономически невыгодно. Температурные потери Σ Δ нужно уменьшить.
3.6.6. МНОГОКОРПУСНАЯ ВЫПАРНАЯ УСТАНОВКА
Многокорпусная выпарная установка состоит из нескольких однокорпусных выпарных аппаратов, соединенных последовательно как по сгущаемому продукту, так и по греющему пару. Для обогрев каждого последующего корпуса используется вторичный пар предыдущего. Теплообмен обеспечивается за счет разности температур греющего пара и кипящего продукта. Эта разность температур создается благодаря снижению давления в каждом последующем корпусе по сравнению с предыдущим, что также способствует самотечному переходу сгущенного продукта из одного корпуса в другой. При переходе из предыдущего корпуса в последующий, т.е. в пространстве с более низким давлением и температурой, раствор, имея более высокую температуру начинает самоиспаряться, и из него удаляется некоторая часть воды в виде пара. Таким образом, процесс самоиспарения уменьшает расход пара на выпаривание.
Вторичный пар последнего корпуса не пригоден для использования в теплообменниках (низкие параметры), поэтому его направляют в барометрический конденсатор. Здесь в результате непосредственного контакта воды с паром он конденсируется и создается вакуум, который обеспечивает необходимый режим работы примыкающих к конденсатору корпусов, работающих под вакуумом.
В многокорпусной установке головные аппараты работают под давлением, а хвостовые под разряжением, благодаря многократному использованию тепла снижается удельный расход пара.
Но с увеличением числа корпусов возрастают температурные потери, уменьшается полезная разность температур, а также создаются условия ухудшающие качество таких чувствительных к продолжительному тепловому воздействию продуктов как молоко, фруктовые и томатные соки.
Поэтому предельным должно быть такое количество корпусов, за время пребывания в которых при данном режиме сохраняются высокие качества пищевых продуктов и обеспечивается полезная разность температур между корпусами не менее 6-7 0С.
Оптимальное число корпусов в выпарной установке определяют на основании экономических расчетов и технологических требований. Для этого используют следующий график.
Кривая СД характеризует затраты на греющий пар, с увеличением числа корпусов эти затраты уменьшаются. АВ – затраты на установку, ее обслуживание и ремонт. С – общие расходы на выпаривание. Минимум этой кривой (точка 0) соответствует оптимальному числу корпусов.
Схема трехкорпусной вакуумной выпарной установки, работающей при прямоточном движении греющего пара и раствора, приведена на рисунке 3.13.
Рис. 3.13 – Схема трехкорпусной вакуум-выпарной установки
В каждый из корпусов трехкорпусной выпарной установки рабочие тела подаются так же, как в однокорпусном аппарате. Сгущенный раствор из первого корпуса подается вместо свежего раствора во второй корпус, а из второго — в третий. После третьего корпуса он отводится как готовый продукт. Вторичный пар после первого корпуса (поток W 1) частично отбирается на общезаводские нужды (он называется экстрапаром Е1), а частично направляется во второй корпус в качестве греющего пара (поток D 2). Аналогично вторичный пар из второго корпуса (поток W 2) разделяется на экстрапар второго корпуса (поток E 2), а частично направляется в третий корпус в качестве греющего пара (поток D 3). После третьего корпуса вторичный пар (поток W 3) направляется полностью на заводские нужды или в конденсатор, конденсат из которого идет на слив. В установку может поступать также «ретурный» пар, т. е. отработавший пар или пар промежуточного отбора паровых турбин. Отходящие из установки потоки греющего пара или экстрапара (потоки Е1 и Е2) отводятся из нее.
В связи с тем что второй и все последующие корпуса многокорпусной выпарной установки обогреваются вторичным паром предыдущих корпусов, их теплоснабжение является бесплатным для цеха выпарных аппаратов. Цеху котельной или поставщикам ретурного пара оплачивается только теплоснабжение первого корпуса. Именно это и служит причиной широкого распространения многокорпусных выпарных аппаратов.
В каждом из корпусов многокорпусной установки подогрев раствора обеспечивается за счет разности температур греющего пара и кипящей жидкости. Эта разность температур создается в результате уменьшения давления над кипящей жидкостью в последующих корпусах по отношению к предыдущим.
Сгущаемый раствор перетекает из предыдущего корпуса в последующий благодаря разности давлений в них. При его переходе в последующий корпус происходит «самоиспарение» — частичное выкипание воды за счет избыточной теплоты, появляющейся в продукте при уменьшении давления. Более концентрированные растворы при этом находятся при более низких температурах, что предотвращает их термическое разложение.
Возможна обратная схема подачи раствора — вначале в последний корпус, а потом насосами — во второй и первый. В этой схеме подачи самоиспарение раствора в корпусах отсутствует. Ее преимущество — уменьшение вязкости загустевшего раствора при повышении его температуры. Это улучшает циркуляцию и теплообмен в аппарате.
Осуществляется также параллельное питание корпусов свежим раствором, что выгодно при испарении небольшого количества воды. По греющему пару и в этом случае сохраняется последовательное соединение.
Если допустимая температура греющего пара уже в головном корпусе не может быть высокой, располагаемого температурного перепада острого пара оказывается недостаточно для питания установки по приведенной схеме. При этом для его подачи применяют тепловые насосы в виде паровых эжекторов, в которых небольшой струей острого пара эжектируют (увлекают) вторичный пар и направляют его на обогрев того же или другого корпуса.
3.6.7. МАТЕРИАЛЬНЫЕ И ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ ВЫПАРНЫХ УСТАНОВОК
МАТЕРИАЛЬНЫЕ БАЛАНСЫ
Общее количество воды, выпариваемой на установке, определяют из материального баланса сухих веществ аналогично балансу для однокорпусной выпарки:
откуда
| где: | G | – количество раствора, поступающего на установку, кг/с; |
| G-W | – количество сгущенного раствора, уходящего из последнего корпуса, кг/с; | |
| Bн, Bкп | – концентрация сухих веществ в исходном растворе, поступающем в первый корпус, и в продукте, выходящем из последнего корпуса. |
Общее количество выпаренной воды равно сумме количеств воды, выпаренной в отдельных корпусах
W = W1 + W2 + W3 + …+ W n
| где: | W1, W2, W3, W n | – количество воды, выпаренной в I, II, III и в последнем корпусе установки, кг/с. |
Составляют материальные балансы сухих веществ для установок. Если для однокорпусной установки материальный баланс запишется в виде:
то для 2-х корпусной установки будет:
Тогда для выпарной установки, состоящей из n корпусов, справедлив баланс сухих веществ:
а конечные концентрации (в мас. %) раствора, уходящего из соответствующих корпусов, составит:
ТЕПЛОВЫЕ БАЛАНСЫ
Методы Тищенко, но более простой метод Классена в этом расчете принимают следующие допущения:
1) эффект самоиспарения компенсируется тепловыми потерями;
2) одним килограммом греющего пара выпаривается в любом корпусе 1 кг воды (αn =1), т.е. образуется 1 кг вторичного пара, что близко к действительности.
Для 2-х и 3-х корпусных установок этот метод дает удовлетворительные результаты.
Погрешность в определении W n и D n возрастает с увеличением числа корпусов. Наибольшая ошибка для последнего корпуса, имеющего наименьшее Wn. Это от того, что в последнем корпусе наибольший эффект самоиспарения и наименьшие тепловые потери, поэтому фактически выпарное количество воды больше расчетного.
Рис. 3.14 – К составлению теплового баланса
По корпусам заданы отборы экстра-пара Е1, Е2, Е3, Еn, и количество воды W, выпаренной во всей установке.
Обозначив количество воды, выпаренной в I корпусе W1 = х, находим количество воды, выпаренной в корпусах
| в корпусе I | W1 = D1 = х; |
| в корпусе II | W2 = D2 = D1 – Е1 = х – Е1; |
| в корпусе III | W3 = D3 = D2 – Е2 = х – Е1 – Е2. |
Для n корпуса
Сложив эти уравнения получим:
W = W1 + W2 + W3 + …+ W n = nx – (n-1) · E1 – (n-2) · E2 – … – E n -1
Из последнего уравнения расход греющего пара, поступающего в I корпус, или количество выпариваемой в нем воды х (в кг/с)
находим количество воды W n (кг/с), выпаренной в любой корпусе выпарки
Например, для V корпуса количество выпаренной воды
Решая уравнение относительно W, получают выражение, связывающее общее количество выпаренной воды с заданными параметрами и количеством воды, выпаренной в последнем корпусе
Анализируя полученные уравнения можно сделать следующие выводы:
1) Производительность выпарной установки зависит от величины пароотбора и возрастает при его увеличении. Влияние пароотбора на производительность увеличивается по мере удаления от головного корпуса.
2) При увеличении пароотбора возрастает расход греющего пара на I корпус; при неизменной производительности большее влияние на расход пара оказывает изменение пароотбора из головных корпусов.
3) При вычислении по уравнению количество воды, выпариваемой в последнем корпусе можно получить отрицательное значение: Это значит, что принятый пароотбор нужно изменить, уменьшить его из хвостовых корпусов и увеличить из головных.
4) Экономически выгоднее повышать из хвостовых корпусов, так как это в большей степени повышает производительность установки или уменьшает расход греющего пара. Однако вторичный пар из хвостовых корпусов имеет более низкую температуру. Поэтому для обогрева других теплообменников экстра-пар отбирает из головных корпусов, вторичный пар которых имеет более высокую температуру.
5) При выпаривании без пароотбора выпаренная вода равномерно распределяется по корпусам установки, т.е. . При отсутствии пароотбора расход греющего пара на выпарку меньше, чем при пароотборе. Однако, при пароотборе экономичность всей установки повышается.
Движущая сила процесса выпаривания – разность температур между температурой кипения раствора в аппарате и температурой греющего пара.
Температурные потери и температура кипения растворов. В выпарном аппарате возникают температурные потери, снижающие разность температур между греющим паром и выпариваемым раствором. Они складываются из температурной депрессии ∆’, гидростатической депрессии ∆” и гидравлической депрессии ∆”’.
Температурная депрессия ∆’ равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя при одинаковом давлении.
Значение ∆’ зависит от природы растворенного вещества и растворителя, концентрации раствора и давления. Значения ∆’, полученные опытным путем, приводятся в справочной и специальной литературе. Если экспериментальные данные о величинах ∆’ для данного раствора отсутствуют, то значения температурной депрессии могут быть приближенно вычислены различными способами, причем должна быть известна либо одна температура кипения данного ра-ра при некотором давлении (по правилу Бабо), либо две темп-ры кипения ра-ра при двух произвольно взятых давлениях (по правилу Дюринга или уравнению Киреева)
Опытные значения температурной депрессии обычно приводятся при атмосферном давлении. Величину ∆’ при любом давлении можно получить, пользуясь уравнением И. А. Тищенко:
где – температурная депрессия при атмосферном давлении, °С; Т, r—-температура кипения чистого растворителя (в ⁰К) и его теплота испарения (в кдж/кг) при данном давлении. Данное уравнение применимо только к разбавленным растворам.
Депрессия ∆” обусловлена тем, что некоторая часть высоты кипятильных труб выпарного аппарата заполнена жидкостью, над котором находится паро-жидкостная эмульсия; содержание пара в ней резко возрастает по направлению к верхней кромке труб.
Назовем условно все содержимое кипятильных труб жидкостью. Вследствие гидростатического давления столба жидкости в трубах тем-ра кипения нижерасположенных слоев жидкости в них будет больше, чем тем-ра кипения вышерасположенных. Повышение тем-ры кипения ра-ра, связанное с указанным гидростатическим эффектом, наз-ся гидростатической депрессией.
Гидростатическая депрессия наиболее существенна при работе аппарата под вакуумом.
Значение гидростатической депрессии не может быть точно рассчитано ввиду того, что жидкость в трубах находится в движении, причем ∆” зависит от интенсивности циркуляции и изменяющейся плотности пар-жидкостной эмульсии, заполняющей большую часть высоты кипятильных труб.
В первом приближении расчет ∆” возможен на основе определения тем-ры кипения в среднем поперечном сечении кипятильной трубы. Для этого находят давление р в данном сечении, равное сумме давлений вторичного пара pвт.п. и гидростатического давления Δpср столба жидкости на середине высоты Н трубы:
где -средняя плотность жидкости, заполняющей трубку.
Допуская, что величина равна половине плотности чистого раствора (без присутствия пузырьков пара), т. е. , получают
По давлению с помощью таблиц насыщенного водяного пара находят тем-ру воды tв, соответствующую данному давлению. Разность между тем-рой tв и тем-рой вторичного пара T’ определяет гидростатическую депрессию.
В связи с неточностью такого расчета, которым не учитывается движение (циркуляция) раствора, значения обычно принимают по практическим данным.
Для вертикальных аппаратов с циркуляцией выпариваемого раствора м. б. принята в пределах 1-3 °С.
Гидравлическая депрессия обусловлена гидравлическими сопротивлениями (трения и местными сопротивлениями), которые должен преодолеть вторичный пар при его движении главным образом через сепарационные устройства и паропроводы. Вызванное этим уменьшение давления вторичного пара приводит к некоторому снижению его тем-ры насыщения.
Повышение тем-ры кипения ра-ра, обусловленное гидравлической депрессией, обычно колеблется в пределах О,5-1,5 °С. В среднем величина для единичного аппарата может быть принята равной 1°С. При расчете многокорпусных установок гидравлическую депрессию учитывают, принимая во внимание снижение давления вторичного пара только в паропроводах между корпусами.
Тем-ра кипения раствора с учетом температурных потерь, обусловленных температурной и гидростатической депрессиями, составляет
Где Т’ -температура вторичного пара.
Полезная разность тем-тур в выпарном аппарате представляет собой разность тем-ры конденсации Т ⁰C греющего пара и тем-ры кипения ⁰С выпариваемого раствора:
В аппаратах с циркуляцией раствора, обеспечивающих его достаточно полное перемешивание, является величиной постоянной.
В выпарных аппаратах с циркуляцией концентрация всего обращающегося в аппарате раствора близка к конечной, поэтому расчетное значение принимают по конечной концентрации раствора.
Расчёт полезной разности температур
Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе является наличие некоторой полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора.
Полезные разности температур по корпусам равны:
Общая полезная разность температур:
Проверим общую полезную разность температур:
Определение тепловых нагрузок
Расход греющего пара в первом корпусе, производительность каждого корпуса по выпариваемой воде и тепловые нагрузки по корпусам определяются путем совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнениями баланса по воде для всей установки:
Так как , а ,
то
где D – расход греющего пара в первом корпусе, кг/с; I, i – энтальпия пара и конденсата, соответственно, Дж/кг; 1,03 – коэффициент, учитывающий 3 % потерь тепла в окружающую среду (потери тепла можно принимать от 2 до 6 %); c – удельная теплоемкость, Дж/(кг·К); Q1конц, Q2конц, Q3конц – теплота концентрирования по корпусам. Величинами Qконц пренебрегаем, поскольку эти величины значительно меньше принятых потерь тепла; – температура кипения исходного раствора, подаваемого в первый корпус,
где – температурная депрессия для исходного раствора; cн, с1, с2 – теплоёмкость растворов при концентрациях , кДж/(кг·К).
Теплоёмкость (в кДж/(кг·К)) разбавленных водных растворов () рассчитывается по формуле:
Подставим известные значения в уравнения:
Отсюда: D = 0,743 кг/с.
Тогда:
Проверка:
Определим тепловые нагрузки, кВт:
Полученные данные сводим в табл.4.
Таблица 4 – Параметры растворов и паров по корпусам
Параметр | Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Производительность по испаряемой воде W, кг/с | 0,698 | 0,737 | 0,786 |
Концентрация растворов x, % | 6,6 | 10,18 | 25 |
Давление греющих паров Pг, МПА | 0,491 | 0,331 | 0,171 |
Температура греющих паров tГ, °С | 151,1 | 136,7 | 115 |
Температурные потери , °С | 4,04 | 5,84 | 23,4 |
Температура кипения раствора tк, °С | 140,74 | 120,84 | 71 |
Полезная разность температур ?tп, °С | 10,36 | 15,86 | 44 |
Тепловая нагрузка Q, кВт | 1572,9 | 1514,6 | 16 1636,1 |
Плотность вторичного пара , кг/ | 1,859 | 1,003 | 0,078 |
Выбор конструкционного материала
В качестве конструкционного материала выбираем стойкую в среде кипящего раствора KС1 в диапазоне рабочих концентраций сталь марки Х18Н10Т. Коэффициент теплопроводности этой стали 25,1 Вт/м·К.
Расчет коэффициентов теплопередачи
Коэффициент теплопередачи рассчитываем, исходя из того, что при установившемся процессе передачи тепла справедливо равенство:
Коэффициент теплопередачи К в [Вт/(м2·К)] можно рассчитать по уравнению:
где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м2; ; б1 и б2 – коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от стенки к кипящему раствору соответственно, Вт/(м2·К); – сумма термических сопротивлений стенки загрязнений и накипи, (м2·К/Вт); ?t1 – разность температур между греющим паром и стенкой со стороны пара в первом корпусе, °С; ?tст – перепад температур на стенке, °С; ?t2 – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С.
Порядок расчета коэффициента теплопередачи следующий. Задаемся величиной ?t?1; рассчитываем по приведенным ниже уравнениям коэффициенты теплоотдачи б1?, б2? и тепловые потоки q1?, q2?. Сравниваем величину тепловых потоков q1? и q2?. Если q1? ? q2?, то задаемся другим значением ?t’?1 и снова рассчитываем б1?? и б2??, q1?? и q2?? по тем же формулам. Как правило, снова q1?? ? q2??, поэтому истинное значение теплового потока qи разность температур ?t1, определяем графически. Для этого строим график зависимости q = f(?t1) и соединяем точки q1? и q1??, q2? и q2?? прямыми линиями (рис. 2.1). Точка пересечения этих линий и определяет истинную величину q и ?t1. Затем определяют значения б1 и б2 и рассчитывают коэффициент теплопередачи К.
Коэффициент теплоотдачи б1, рассчитываем по уравнению:
где – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг; – разность температур конденсата пара и стенки, °С; – соответственно плотность, кг/м3, теплопроводность Вт/(м·К) и вязкость конденсата, Па·с, при средней температуре плёнки:
Первоначально принимаем
Значения физических величин конденсата берём при
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору в условиях его естественной циркуляции для пузырькового режима в вертикальных трубах равен:
где – плотность греющего пара в первом корпусе, , – плотность пара при атмосферном давлении; – соответственно, теплопроводность, поверхностное натяжение, теплоемкость и вязкость раствора в первом корпусе.
Значения величин, характеризующих свойства растворов KС1, представлены в таблице 5.
Таблица 5 – Физические свойства растворов KОН
Параметр | Корпус | ||
1 | 2 | 3 | |
Плотность раствора, , кг/м3 | 1059 | 1092,5 | 121237,6 |
Вязкость раствора м·103, Па·с | 1,14 | 1,24 | 2,05 |
Теплопроводность раствора, , Вт/(м·К) | 0,6023 | 0,6039 | 0,5915 |
Поверхностное натяжение, у·103, Н/м | 58,25 | 60,08 | 71,5 |
Теплоемкость раствора, c, Дж/(кг·К) | 3955,2 | 3813,3 | 3293 |
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
Как видим .
Для второго приближения примем
Очевидно, что
Для определения строим графическую зависимость тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой и определяем .
Проверка:
Как видим .
Рассчитываем коэффициент теплопередачи K1 в первом корпусе:
Коэффициенты теплопередачи для второго корпуса K2 и третьего K3 можно рассчитывать так же, как и коэффициент K1 или воспользоваться соотношением коэффициентов, полученных из практики ведения процессов выпаривания. Эти соотношения варьируются в широких пределах:
Для растворов щелочей и нитратов соотношение коэффициентов теплопередачи принимают по нижним пределам, а для растворов солей – по верхним.
Для раствора KОН примем следующее соотношение:
Тогда
Распределение полезной разности температур
Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:
где – общая полезная разность температур выпарной установки; – отношение тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи в корпусе; і = 1,2,3 -номер корпуса.
Проверим общую полезную разность температур установки:
Поскольку рассчитаны величины тепловых нагрузок, коэффициентов теплопередачи и полезной разности температур по корпусам, следовательно, можно найти поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:
Полученные значения поверхности теплопередачи сравниваем с определенной ранее ориентировочной поверхностью
По ГОСТ 11987 выбираем аппарат с поверхностью теплообмена и длиной труб Н = 4 м. Основные технические характеристики выпарного аппарата представлены в таблице 6.
Таблица 6 — Техническая характеристики выпарного аппарата.
F при диаметре трубы 38х2 и длине H = 5000 мм | Диаметр греющей камеры D, мм | Диаметр сепаратора Dc, мм | Диаметр циркуляционной трубы D2, мм | Высота аппарата Ha, мм | Масса аппарата m, кг |
140 | 1000 | 2200 | 700 | 13000 | 8500 |
Определение толщины тепловой изоляции
Толщину тепловой изоляции находим из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции в окружающую среду:
где – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции к воздуху, Вт/(м2·К), ; – температура изоляции со стороны воздуха, °С; для аппаратов, работающих внутри помещения выбирают в пределах ; – температура, изоляции со стороны аппарата, °С (температуру можно принимать равной температуре греющего пара, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции); – температура воздуха, °С; – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м·К).
В качестве изоляционного материала выбираем совелит, который содержит 85% магнезии и 15% асбеста. Коэффициент теплопроводности совелита
Толщина тепловой изоляции для первого корпуса:
Такую же толщину тепловой изоляции принимаем для второго и третьего корпусов.