Понятие и сущность выпаривания

     Уточнённый  расчёт коэфф.теплопередачи:

     Согласно  табл. 11.1(1) принимаем коэффициент теплопередачи от конденсирующейся водяного пара к органической жидкости равным:

      Тогда ориентировачная поверхность  нагрева выпарного аппарата будет  равна: 

     Оринтировочно принимаем выпарной аппарат с  длиной трубы Н=5000 мм, диаметром трубы 38х2 мм и площадью теплопередающей поверхности 63 м^2(приложение1{1}).

     38C2 мм и площадью теплопередающей поверхности 63 м^2.

     Уточнённый  расчёт коэффициентов теплопередачи:

      Примем, что суммарное сопротивление  равно термическому сопротивлению  стенки (d/l) и накипи (dн/lн). Получим:

     Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося  пара к стенке a, равен:

      В первом приближении примем Dt1=2.0 град. Тогда средняя температура плёнки:

(табл.5{1}и табл.{}).

       
 
 
 

      Для установившегося процесса теплопередачи  справедливо уравнение: 

      Тогда: 

     

     

     При кипении растворов в плёночных  выпарных аппаратах коэффициент  теплоотдачи от кипящей жидкости к стенке определяется во уравнению  5.16(1):

     

     где:

      s - толщина плёнки (м);

     

      где Г – линейная массовая плотность  орошения, равная:

     Тогда:

     

       

      Во втором приближении примем:

     Тогда:

     

     

     Рассчитаем  действительный коэффициент теплопередачи:

       

     Уточнённое  значение площади теплопередачи  выпарного аппарата:

     

     Согласно (приложение 2 (1)) принимаем к установке  выпарной аппарат с восходящей плёнкой (тип 3, исполнение 1) с номинальной поверхностью теплообмена 16 м^2, при диаметре трубы 38х2 мм и длине 5000 мм. 
 
 
 
 
 
 

     2.4.Тепловые  расчёты комплектующего оборудования. 

     2.4.1.Расчёт кожухотрубного конденсатора. 

      Исходные данные:

     Физико-химические показатели конденсата при этой температуре: 

     

      Тепло конденсации отводить водой  с начальной температурой:

     Примем  температуру воды на выходе из конденсатора:

      При средней температуре:

      Вода имеет следующие физико-химические характеристики:

1. Тепловая нагрузка аппарата:
2. Расход воды:
3. Средняя разность температур:
4. Принимаем Re=10000, определим соотношение n/z для теплообменника из труб диаметром 25х2 мм.

     

      5. Уточнённый расчёт поверхности  теплопередачи.

     В соответствии с табл.11.4(1) соотношение n/z принимает наиболее близкое к заданному значение у теплообменника с диаметром кожуха D=600мм, диаметром труб d=25х2 мм, числом ходов z=6 и общим числом труб n=196.

     В зависимости от длины труб эти  теплообменники имеют поверхность  теплопередачи 46.61 и 91 м^2.

      Действительное число Re2 равно:

      Коэффициент теплоотдачи к воде определяем по формуле:

      Коэффициент теплоотдачи от пара, конденсирующегося  на пучке вертикально расположенных  труб, определим по формуле:

      Сумма термических сопротивлений  стенки труб из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды и пара равна:

      Тогда уточнённый коэффициент теплопередачи  равен:

      Требуемая поверхность теплопередачи  составит:

5. Расчёт гидравлического сопротивления в трубах.

      Скорость воды в трубах: 

      Коэффициент трения равен:

     Где D=(0.2*10)^-3м.

     Скорость  воды в штуцерах равна:

     

      Гидравлическое сопротивление рассчитывается по формуле: 
 
 

     2.4.2.Расчёт пластинчатого подогревателя.

     Исходные  данные:

      При средней температуре, равной 36 С, кровь имеет следующие физико-химические характеристики:

      Для нагрева использовать насыщенный водяной пар давлением 0.11Мпа температурой конденсации равной 102.32 С.

     Характеристики  конденсата при этой температуре:

      1.Тепловая нагрузка аппарата  составит:

     2.Расход  пара определяется из уравнения теплового баланса: 

     

      3.Средняя разность температур:

      4.Рассмотрим пластинчатый подогреватель  поверхностью 2.0 м^2, поверхностью пластин  0.2м^2, число пластин N=12 (согласно табл.11-13(1)).

     5.Скорость  жидкости и число Re в шести каналах с плошадью поперечного сечения канала 0.0016м^2 и эквивалентным диаметром канала 0.0076м (табл.11-14(1)) равна:

     Коэффициент теплоотдачи к жидкости определяем:

      (для пластин площадью 0.2 м^2 а=0.086, b=0.73).

      Для определения коэффициентов теплоотдачи  от пара примем, что  Dt>=10 C, тогда в каналах с приведённой длиной L=0.45(11.14(1)) получим:

     Термическим сопротивлением со стороны пара можно  пренебречь. Толщина пластин 1.2 мм(табл.11-14 (1)), материал – нержавеющая сталь  с l=17.5Вт¤(м*К). Сумма термических сопротивлений стенки пластин и загрязнений со стороны жидкости составит:

     

     Уточнённый  коэффициент теплопередачи составит: 

       

     Проверим  правильность принятого допущения  относительно Dt:

     

     

      6. Гидравлическое сопротивление  пластинчатого подогревателя определяется  по формуле     2.37(1).

     Диаметр присоединяемых штуцеров равен 0.05 м. (табл.2.14{1}).

     Скорость  жидкости в штуцерах:

     

      Коэффициент трения определяется по формуле:

      Тогда гидравлическое сопротивление  составит: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     2.5.Гидравлический расчёт продуктовой линии и подбор нагнетательного оборудования.

     2.5.1Гидравлический расчёт трубопровода.

     Примем  скорость движения крови в трубопроводе равной 2м/с. Тогда внутренний диаметр трубопровода круглого сечения будет определяться по формуле:

      Где:

      (объёмный расход крови)

      Принимаем стандартный трубопровод  с наружным диаметром канала d=16мм и толщиной стенок 2мм. Тогда уточнённая скорость движения крови в трубопроводе будет равна:

     Определение потерь на трение и местные сопротивления.

     Определим критерий Рейнольдса:

     

     Re>10000, следовательно, режим движения будет турбулентный. Абсолютную шероховатость трубопровода примем:

     

     Тогда относительная шероховатость трубопровода будет:

       

     Далее получим:

     

     Re>560/e, следовательно, в трубопроводе имеет место автомодельная зона по отношению к Re, и расчёт коэффициента трения l следует проводить по формуле:

     

     Определим сумму коэффициентов местных  сопротивлений отдельно для всасывающей  и нагнетальной линий.

     Для всасывающей линии:

     вход  в трубу: x=0.5;

     изгиб: x=2.1;

     вентиль: x=10.8 (для d=0.013м);

                     x=8.01 (для d=0.02м);

      Методом экстраполяции находим для  d=0.016 x=10.0. Умножая на поправочный коэффициент К=0.925, получаем x=9.25.

     Сумма коэффициентов местных сопротивлений  во всасывающей линии:

     

      Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле: 

     Для нагнетательной линии:

     2 вентиля: x=2*9.25=18.5;

     выход из трубы: x=1;

     изгиб: x=2.1

     

      Потерянный напор в нагнетательной линии: 

      Общие потери напора составят: 
 

     2.5.2.Выбор насоса.

      Находим напор насоса по формуле:

     Где Н – геометрическая высота подъёма  воды, м.

     Такой напор при заданной производительности обеспечивается центробежными насосами

     (табл1.2{1}).

      Полезную мощность насоса определим  по формуле:

      Для центробежного насоса средней  производительности примем: 
 

      Определяем мощность на валу электродвигателя:

     По  табл.1.2(1) устанавливаем, что заданный подаче и напору больше всего подходит центробежный насос марки Х2/25, для которого в оптимальных условиях работы Q=0.00042м^3/c, Н=25м, h=0.6. Насос обеспечен электродвигателем АОЛ-12-2, номинальной мощностью N=1.1кВт. 

     2.6.Заключение.

     В процессе расчета выпарной установки для концентрирования крови мы рассчитали выпарной аппарат – пленчатый с восходящей пленкой и приняли высоту труб равной 5 метра в количестве 81штуки, рассчитали термокомпрессор.

     Произвели расчёт пластинчатого подогревателя  и кожухотрубного конденсатора, подобрали насос.