Цивільна оборона СУДНА……………………………………………….. 2 страница

1.4. Живлення та продування установок.

Автоматизація роботи ВОУ і приготування дистиляту необхідної якості при найменшій швидкості накипоутворення можливі за умови підтримування в поверхневому або адіабатному випарнику помірного солевмісту киплячого розсолу.

Для цих цілей у ВОУ застосовують безперервне видалення (продування) розсолу з випарника ропним насосом (або водяним ежектором). Кількість відведеного розсолу повинно забезпечити сталість його солевмісту в установці при сталому режимі її роботи. Це означає, що розсіл, який продувається повинен понести з собою всі солі, що виділяються при випаровуванні морської води. При цьому баланс солей у випарнику описується наступною залежністю, пояснення до якої на прикладі поверхневої ВОУ представлено на рис. 1.8:

V2(sW - sд ) = Vпр (sp -sw ) (1)

Де V2 , Vпр – кількість води 2, яка випаровується в випарнику і розсолу, який продувається насосом 1, м3 / год; sw, sp - солевміст живильної (морської) води і розсолу, мг / л; sд - солевміст дистиляту, що забирається з конденсатора 3 конденсатним насосом 4, мг / л.

Нехтуючи солевмістом дистиляту, яке приблизно в 10 тис. разів менше sw , а також розходженням щільності розсолу і морської води, вираз (1) можна представити у вигляді:

G2 * sw = Gпр (sp -sw), (2)

Де G2 , Gпр -кількість вторинної пари і розсолу, який продувається, кг / год.

Ставлення Gпр / G2 називають коефіцієнтом продування ε:

. (3)

Вираз (3) дозволяє встановити залежність солевмісту розсолу від коефіцієнта продування і солевмісту живильної (морської) води:

. (4)

Рис. 1.8. Схема продування випарника.

Кількість живильної води, кг / год:

Gw = G2 + Gпр = G2(1 + ε). (5)

У відповідності з виразом sд = (1 - х) sp встановлено, що для отримання якісного дистиляту із загальним солевмістом sд ≤ 10 мг / л необхідно, щоб загальний солевміст розсолу було sр <50 г / л, а ступінь сухості вторинної пари була не нижче х = 0,9998. З урахуванням того, що загальний солевміст морської води sw = 35 г / л, з виразу (3) випливає, що коефіцієнт продування випарника повинен бути не нижче ε = 2,33. Для ВОУ поверхневого типу приймають е = 3 ÷ 4; для одноступінчатих і багатоступеневих адіабатних - е = 20 ÷ 40.

Збільшення солевмісту розсолу призводить до підвищення солевмісту дистиляту і порушує стійкість роботи ВОУ через збільшення кількості піни на поверхні випаровування і коливання рівня розсолу в поверхневому випарнику.

2. ФАКТОРИ, ЩО ВИЗНАЧАЮТЬ ЯКІСТЬ ОТРИМАНОГО ДИСТИЛЯТУ.

Якість отриманого в ВОУ дистиляту оцінюють його солевмістом. Солевміст дистиляту прямо пропорційний вологості вторинної пари і солевмісту розсолу.



У поверхневих ВОУ зволоження вторинної пари відбувається в результаті потрапляння в паровий простір випарника крапель киплячого розсолу. Кількість відведеного паром розсолу залежить від режиму його кипіння і питомого навантаження ВОУ.

При різниці температур гріючої поверхні і вторинної пари до Δt = 20 °С виникає ядерне кипіння, що супроводжується генерацією невеликих бульбашок вторинної пари і незначним відведенням крапель розсолу в паровий простір випарника. При Δt ≥ 20 °С, тиску, близькому до атмосферного, і чистою теплообмінною поверхнею спостерігається більш інтенсивне плівкове кипіння з більш великими паровими бульбашками, які, прориваючись через дзеркало випаровування, утворюють сплески і фонтануючі потоки, що сприяють виносу вторинною парою крапель розсолу збільшених розмірів . Одночасно з цим при дробленні спливаючих бульбашок утворюються дрібніші краплі. Під дією сили тяжіння великі краплі повертаються з парового простору назад в киплячу рідину, а дрібні піднімаються вторинним паром вгору. З метою зменшення вологості вторинної пари на шляху його проходження до конденсатора встановлюють відбійний щит.

Зменшення величини Δt призводить до збільшення площі поверхні нагрівальних елементів і загальної маси установки. Таким чином, від вибору залежать наступні параметри ВОУ: солевміст дистиляту, питомі енерговитрати, маса і розміри установки.

Вологість вторинної пари в поверхневих установках залежить також від їх питомих характеристик, що визначають інтенсивність процесу випарювання морської води: напруги дзеркала випаровування і навантаження парового об'єму випарника.

Із збільшенням напруги дзеркала випаровування, під яким розуміють відношення обсягу виробленого протягом години вторинної пари до вільної поверхні розсолу в випарнику, вологість пари зростає. Вологість вторинної пари зростає також із збільшенням навантаження парового об'єму випарника - величини, яка визначається відношенням обсягу одержуваного за 1 г пари до обсягу парового простору. Збільшення інтенсивності випарювання морської води призводить до збільшення солевмісту дистиляту через спінювання киплячого розсолу і виносу пластівців піни в паровий простір випарника.



Досвід проектування і експлуатації суднових ВОУ показує, що прийнятна для поверхневих випарників вологість вторинної пари, рівна 0,01% і дозволяє отримати дистилят високої якості, забезпечується при наступних режимних показниках: різниці температур гріючого середовища і вторинної пари 15-20 °С; висоті парового простору не менше 0,8 м; швидкості вторинної пари не більше 2,5 м / с. При цьому навантаження парового об'єму і напруга дзеркала випаровування знаходяться в межах відповідно 4000 - 10 000 м3 / (м3 * год) і 5000-9000 м3 / (м2 • год) (великі навантаження характерні для глибоковакуумних випарників).

У адіабатних ВОУ прийнятна вологість вторинної пари спостерігається при різниці температур Δt між розсолом, який вступає в камеру випаровування і температурою насичення, при якій розсіл випаровується з поверхні струменя, до 8 °С. Деформація струменя і збільшення виносу крапель розсолу починається при Δt = 8 ÷ 10 °С, коли випаровування розсолу з поверхні переміщається в глиб струменя. Процес набуває більш інтенсивний характер при Δt = 12 ÷ 15 °С.

Організація розпилювання розсолу в адіабатних випарниках також впливає на вологість вторинної пари - із зменшенням діаметра струменя, зменшується ймовірність його деформації. Вологість вторинної пари можна зменшити і шляхом циклонного підведення струменя розсолу в камеру випаровування.

Випарювання морської води в глибоковакуумних адіабатних ВОУ з висотою парового простору камери випаровування 0,8-1,2 м дозволяє отримувати дистилят з вмістом хлоридів близько 2-3 мг / л. При швидкості вторинного пара 2 м / с і тиску насичення близько 10 кПа навантаження парового об'єму камери випаровування таких установок становить 15-22 тис. м3 / (м3 * год).

Застосовуючи спосіб промивки вторинної пари або спосіб дворазового випаровування морської води, отримують дистилят підвищеної якості з вмістом хлоридів близько 0,05-0,1 мг / л. Перший спосіб передбачає штучне зволоження вторинної пари дистилятом, який промиває з подальшим осушенням пара в спеціальному сепараторі. Промивання вторинної пари ускладнює конструкцію ВОУ і вимагає витрати дистиляту , який промиває, що становить в середньому 3-10% продуктивності установки. Спосіб дворазового випаровування забезпечує приготування дистиляту високої якості на стаціонарних і перехідних режимах роботи.

Дистилят підвищеної якості застосовують в парогенераторах з тиском пари понад 7 МПа.

3. ТЕПЛОВИЙ РОЗРАХУНОК АДІАБАТНОЇ ВОУ С ЦИРКУЛЯЦІЙНИМ КОНТУРОМ РОЗСОЛУ.

3.1. Початкові дані:

- Продуктивність установки G2 = 1000 кг/год.

- Температура гріючої води t1г = 65 оС.

- Кінцева температура гріючої води t2г = 57 оС.

- Теплоємність гріючої води сг = 4,183 кДж/(кг*оС).

- Абсолютний тиск вторинної пари р2 = 8,2 кПа.

- Відповідна температура насичення t2 = 42 oC.

- Теплота пароутворення r = 2577 кДж/кг.

- Коефіцієнт продування ε = 3.

- Солоність розсолу за формулою:

= = 4000 oБР.

- Температурна депресія за формулою:

= 0.5 oC.

- Температура розсолу за формулою:

t'­p=t2+δtp = 42+0,5 =42.5 oC.

- Температура живильної води (із розрахунку конденсатора) t0 = 35 oC.

- Температура розсолу, що надходить у підігрівач:

tp1 = =

= = 42.2 oC.

- Температура розсолу на виході з підігрівача (прийнята): tp2 = 49.5 oC.

- Кількість розсолу, що надходить в підігрівач, за формулою:

Gp = = 95.6 * 103 кг/год.

- Продуктивність циркуляційного розсільного насосу:

(Gp+εG2) = (95.6*103+3*1000) =98,6 * 103 кг/год.

- Витрата гріючої води за формулою:

G1r = = = 83.5 * 103 кг/год

з урахуванням рівняння:

Q = Gp(tp2 – tp1)cp = 95,6 *103(49,5-42,6) = 2572596 кДж / год

при η=0,98.

3.2. Тепловий розрахунок конденсатору.

Вихідні дані:

- Кількість тепла, яке віддається вторинною парою у процесі конденсації:

Qп = G2 (i2-ig) = 1000*(2577-175.86) = 666.99 кДж / год.

Де ig – ентальпія дистиляту, яка визначається з таблиць водяної пари відповідно до тиску на виході з конденсатора та з обліком його парового опору.

= P2 – ΔP = 8.2 – 0.15 = 8.05 кПа

ΔP - величина яка вибирається в діапазоні (0,1 ÷ 0,2) кПа.

- Кратність охолодження (прийнята): М = 80

- Витрата води, що охолоджує:

Gз.в.= = =78.59 м3 / год.

Де – плотність забортної води.

- Температурний напір у конденсаторі:

Δtк = =

= =

= = 14,5 oC.

Де tg – температура дистиляту, яка визначається за тиском із таблиць водяної пари. = tз.в. + δtз.в.; - температура забортної води на виході із конденсатору. δtз.в. – нагрів води, що охолоджує у конденсаторі, обирається із діапазону (4 ÷ 10).

- Коефіцієнт теплопередачі у конденсаторі:

Кк = =

= = 2465,44 Вт/ м2 * оС.

Де - (1 ÷ 1,5) – швидкість води, що охолоджує в трубках конденсатору при Кк / Кн = 2 м/с. = tз.в. + δtз.в/2 – середня температура води, що охолоджує в конденсаторі.

- Поверхня охолодження в конденсаторі:

FK = Qп/3.6*Кк*Δtк = 666,99*1000/3,6*2465,44*14,5=5,18 м2

- Кількість трубок конденсатору:

ZK=4*fK*Gз.в./3600π * = 4*4*78,59/3600*3,14*0,0142*1,25=454.

Де fK=2÷4 – кількість ходів води, що охолоджує; dвн = 0,014 – внутрішній діаметр труб конденсатору.

- Еквівалентний діаметр трубного пучка конденсатору:

Dекв = 1.05*SK = 1.05*1.3*0.016 = 1.15 м.

Де SK = 1,3*dн – крок труби; dн = 0,016 м; =0,6÷0,7 – коефіцієнт наповнення трубної дошки.

- Довжина труб конденсатору:

LK = FK/πdнZK = 5,18/3,14*0,016*454 = 0,23 м.

3.3. Компонувальний розрахунок конденсатора.

У кожухотрубних апаратах труби в гратах зазвичай розміщуються в кутах рівностороннього трикутника. При розміщенні труб по сторонах трикутника труби в решітці розташовуються у вигляді правильного шестикутника - гексагональне розташування (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Розташування труб у трубній дошці

DВН = mS

S < 1,3dн

nТР = 0,75 (m2 - 1) + 1, звідки ми можемо знайти m.

454 = 0,75 m2

m = 25 шт.

S = 1,3dн = 1.3*0.016 = 0.0208 м.

DВН = 25 * 0.0208 = 0.052 м.

Якщо число труб більше 13, то в просторі між гранями зовнішнього шестикутника і обичайки можна розмістити ще деяке число труб ( до 10 – 15% від nТР).

nПЗ = nТР + nТР * 0,12 = 508 шт.

nПЗ – загальне число труб, розташованих в межах шетіугольніка.

m – кількість труб, які знаходяться на його більшій діагоналі.

DВН - внутрішній діаметр обичайки.

3.4. Тепловий розрахунок підігрівача розсолу.

Вихідні дані:

- Температура гріючої води на вході в теплообмінний апарат : t1г = 65 оС

- Температура гріючої води на виході з теплообмінного апарату: t2г = 57 оС.

- Теплоємність гріючої води: сг = 4,183 кДж/(кг*оС).

- Середня температура гріючої води:

tГВсер = (t1г + t2г) / 2 =

= (65 + 57) / 2 = 61 оС.

- Продуктивність установки G2 = 1000 кг/год.

- Кількість розсолу, що надходить в підігрівач, за формулою:

Gp = = 95.6 * 103 кг/год.

- Температура насичення вторинної пари: t2 = 42 oC.

- Коефіцієнт продування: ε = 3.

- Температура живильної води (із розрахунку конденсатора) t0 = 35 oC.

- Теплоємність розсолу (приймаємо рівною для морської води) ср = 3,9 кДж / (кг* oC).

- Зовнішній діаметр розсільних труб підігрівника розсолу dз = 0,016 м

- Внутрішній діаметр розсільних труб підігрівника розсолу dвн = 0,014 м

- Товщина теплообмінної стінки труби δл.тр.=

= (dз - dвн) / 2 = 0,001 м.

- Матеріал розсільних теплообмінних труб – латунь.

- λл.тр. – коефіцієнт теплопровідності латунних теплообмінних труб = 104,5 Вт / (м * К).

Розрахунок:

- Температура розсолу, що надходить в теплообмінний апарат:

tp1 = =

= = 42.2 oC,

Де tp1 = t2 + δtp = t2 + температура кипіння розсолу, де = * = 4000оБр – солевміст розсолу. – солевміст морської води.

- Кількість теплоти Q, кДж / год, що витрачається на підігрів циркулюючого розсолу до температури tp2:

Q = * ( ) * ср =

= 95600 * 7 = 669200 кДж / год,

Де = + (6 ÷ 8) оС.

- Витрата гріючої води, , кг / год:

=


кг / год,

Де η = 0,98 – коефіцієнт, що враховує втрату теплоти в навколишнє середовище.

- Швидкість гріючої води у між трубному просторі ωгв :

ωгв = / 3600 * 0,64 * 0,64 = 2.2 м / с,

де h – висота перерізу для проходу гріючої води, а b – ширина перерізу для проходу гріючої води.

- Критерій Рейнольдса Re для потоку гріючої води :

Re = ωгв * dз / ʋ = 2,2 * 0,016 / 0,478 * 10-6 = 0,073 * 106 = 73640,17,

Де ʋ = 0,478 * 10-6 м2 / с – коефіцієнт кінематичної в’язкості .

- Критерій Нуссельта Nu для потоку гріючої води:

Nu = 0,0263 * Re0,8 * Pr0,35 =

= 0,0263 * 73640,170,8 * 2,980,35 = 0,0263 * 7828,74 * 1,47 = 302,67,

Де Pr = 2,98 – критерій Прандтля.

- Коефіцієнт тепловіддачі αгв, Вт / (м2 * К) від гріючої води до зовнішньої поверхні розсільних трубок:

αгв = Nu * λ / dз = 302,67 * 0,659 / 0,016 = 12466,22 Вт / (м2 * К),

де λ = 0,659 Вт / (м * К) – коефіцієнт теплопровідності гріючої води.

- Швидкість розсолу ωр, м / с, у гріючих трубках (задаємо):

ωр = 2 м / с.

- Критерій Рейнольдса Re для потоку розсолу в трубці :

Re = ωр * dвн / ʋ = 2 * 0,014 / 0,658 * 10-6 = 42553,19,

Де ʋ = 0,658 * 10-6 м2 / с – коефіцієнт кінематичної в’язкості розсолу.

- Критерій Нуссельта Nu для потоку розсолу в трубці:

Nu = 0,0263 * Re0,8 * Pr0,35 =

= 0,0263 * 42553,190,8 * 3,9250,35 = 0,0263 * 5048,30 * 1,61 = 21,35,

Де Pr = 3,925 – критерій Прандтля.

- Коефіцієнт тепловіддачі αр, Вт / (м2 * К) від внутрішньої стінки трубки до потоку розсолу:

αр = Nu * λр / dвн = 21,35 * 0,642 / 0,014 = 979,05 Вт / (м2 * К),

де λр = 0,642 Вт / (м * К) – коефіцієнт теплопровідності розсолу.

- Коефіцієнт теплопередачі К, Вт / (м2 * К):


=

= Вт / (м2 * К)

- Середній логарифмічний температурний напір ∆tлог, оС:

∆tлог =

=

=

= = 44.303 oC

- Середня густина теплового потоку q, Вт / м2:

q = K * ∆tлог = 901.07 * 44.303 = 39920.104 Вт / м2

- Поверхня нагріву теплообмінного апарату F, м2, у першому наближенні:

F = Q / q = 20406 / 39920.104 = 0.51 м2

- Число теплообмінних трубок n, шт. в одноходовому варіанті:

=

шт,

Де , кг / м3 – густина розсолу, а , м / с – швидкість руху розсолу в трубці

- Висота теплообмінних трубок у першому наближенні:

h = F / n * π * dcp = 0.51 / 3.14 * 0.015 * 307 = 0.03 м,

де dcp = (dз+ dвн) / 2 = (0,016 + 0,014) / 2 = 0,015 м – середній діаметр теплообмінної трубки.

3.5. Компонувальний розрахунок підігрівача.

У кожухотрубних апаратах труби в гратах зазвичай розміщуються в кутах рівностороннього трикутника. При розміщенні труб по сторонах трикутника труби в решітці розташовуються у вигляді правильного шестикутника - гексагональне розташування.

Рис. 3.2. Розташування труб у трубній дошці

DВН = mS

S < 1,3dн

nТР = 0,75 (m2 - 1) + 1, звідки ми можемо знайти m.

307 = 0,75 m2

m = 20 шт.

S = 1,3dн = 1.3*0.016 = 0.0208 м.

DВН = 20 * 0.0208 = 0.0416 м.

Якщо число труб більше 13, то в просторі між гранями зовнішнього шестикутника і обичайки можна розмістити ще деяке число труб ( до 10 – 15% від nТР).

nПЗ = nТР + nТР * 0,12 = 344 шт.

nПЗ – загальне число труб, розташованих в межах шетіугольніка.

m – кількість труб, які знаходяться на його більшій діагоналі.

DВН - внутрішній діаметр обичайки.

4. ОСНОВИ ТЕХНІЧНОЇ ЕКСПЛУАТАЦІЇ І РЕМОНТУ ВОДООПРЕСНЮВАЛЬНИХ УСТАНОВОК.

4.1. Послідовність включення механізмів в період пуску і зупинки водоопріснювальної установки.

Перед введенням в дію ОУ необхідно виконувати наступне: провести її огляд , перевірити справність дії КВП і обслуговуючих механізмів , переконатися в правильності перемикання арматури , перевірити наявність дистиляту в збірнику конденсатора , а також забортної води в випарнику (камера випаровування).

Введення в дію ОУ проводиться таким чином: приводять в дію конденсаційну установку , запускають РН і ДН , підводять гріючу воду або пару. На етапі введення в дію конденсаційної установки створюють розрядження в конденсаторі, для чого включають охолодження конденсатора і повітряний або вакуумний насос. На етапі пуску насосів дотримуються такої послідовності: пускають РН , подають у випарник забортну воду , а потім запускають ДН . Етап підведення гріючого середовища (води або пари) здійснюється тільки після завершення попередніх етапів і по досягненні специфікаційного розрядження. Необхідно відзначити , що введення в дію ОУ і регулювання режиму її роботи слід проводити поступово, без різких коливань тиску, температури, витрати води і пари.

Кількість гріючої води, що подається у випарник (або підігрівач ) і охолоджуючої води, яка подається в конденсатор регулюють за допомогою байпасних клапанів і дроселюючими клапанами, встановленими на відливних патрубках.

Перед подачею пари, що гріє необхідно переконатися у справності конденсатовідвідників ( конденсаційних горщиків ), а також надійності видалення конденсату гріючої пари .

Перед початком роботи ОУ подається електроживлення і включається солемір, а також система захисту, так як відразу після введення в дію ОУ до встановлення режиму дистилят зазвичай має підвищену солоність і повинен скидатися.

Виведення з дії ОУ роблять у зворотному порядку. Спочатку відключають подачу гріючого середовища. По закінченні випаровування, що відбувається ще деякий час за рахунок акумульованого тепла, припиняють роботу повітряного ежектора або вакуумного насоса, потім зупиняють ДН і відключають солемір. Після охолодження розсолу відключають живлення і зупиняють РН. По досягненні повного охолодження ОУ припиняють подачу охолоджуючої води і відкривають повітряний кран.

При виведенні з дії ОУ необхідно при вакуумних і безвакуумних парових випарниках осушити конденсатор, видалити розсіл, але після виходу з дії випарник не заповнювати водою; оглянути і перевірити стан всієї арматури та трубопроводів.

Випустити повітря через кран
Підготовка випарника
Подача охолоджуючої води на конденсатор
Вмикання ежектора ( вакуумного насосу)
Пуск РН
Пуск ДН
Забезпечення потрібної подачі та встановлення нормального режиму
Перевірка роботи засобів автоматизації
Впевнитись в наявності потрібного вакууму
Неповністю відкрити клапан гріючої води (пари)
Забезпечити подачу ПВ у випарник
Наявність дистиляту в конденсаторі вторинної пари
Перевірити якість дистиляту
Збільшити відкриття клапанів гріючої води
Наповнити ПВ до робочого рівня


5025516070231178.html
5025551599534643.html
    PR.RU™