ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Математическое описание статики котла-утжлизатора в производстве слабой азотной кислоты из "Построение математических моделей химико-технологических объектов" Применим разобранную выше методику составления математического описания для вывода уравнений статики котла-утилизатора. [c.45] Проведение работ по составлению математического описания статики котла-утилизатора объясняется следующими обстоятельствами наличием значительного числа подобных агрегатов в химической промышленности влиянием режима работы котла на экономичность производства слабой азотной кислоты (котел-утилизатор является для агрегата узким местом ) наличием апробированных методик расче процессов теплопередачи в котельных агрегатах [1]. [c.45] В котел подается вода при температуре 115—135° С. Двигаясь снизу вверх, вода проходит через две параллельно включенные трубы, которые образуют два пакета экономайзера и испарительную зону. Образующаяся паро-жидкостная эмульсия отводится из котла в отдельный сепаратор для разделения на солевой концентрат и насыщенный пар, который затем подается в пароперегреватель. Перегретый пар из пароперегревателя с давлением 40 ат и температурой 360—400° С поступает в коллектор. [c.46] Котел имеет цилиндрический корпус, состоящий из трех обмурованных секций, покрытых тепловой изоляцией. Основные конструктивные данные котла утилизатора приведены в табл. П. 1. [c.46] Верхние индексы в , с — значения параметров на выходе из котла и в сепараторе ср —среднее значение величины на участке р — расчетное значение параметра э — значение параметра, полученное экспериментально А , й + Ь —значения параметров на участке, соответственно на входе и выходе (по ходу газа) О — значение параметра в точке изменения диаметра трубы. [c.46] Нижние индексы в , и , п , п.п. — величины, относящиеся к воде, ни-трозному газу, насыщенному и перегретому пару д — величины, относящиеся к так называемому участку досчета (см. ниже) к , л , с — к коэффициентам теплоотдачи конвекцией от газа к стенке, теплоотдачи излучением от нитрозного газа к стенке, теплоотдачи от стенки к перегретому пару I , 2 , 3 — величины, относящиеся к пароперегревателю, участку испарения и экономайзеру. [c.47] Расходы будем, выражать в кг/ч, давление — в ат, температуру — в °С. [c.47] Основные процессы в котле по газовому потоку — передача тепла воде и пару через стенки трубок и теплопотери в окружающую среду. В межтрубном пространстве концентрация компонентов и количество фаз потока остаются неизменными, если температура потока превыщает значение точки росы (точка росы — температура конденсации паров азотной кислоты из нитрозного газа). [c.47] Основной процесс в объекте по питательной воде — нагревание ее до температуры кипения и частичное испарение за счет тепла газа. Вода переходит в другое агрегатное состояние, и, следовательно, происходит резкое изменение условий теплопередачи. Температура кипения зависит от давления, поэтому необходимо учитывать гидравлические потери по длине труб. [c.47] В пароперегревателе происходит перегрев насыщенного пара без изменения числа фаз потока. От трубчатки котла перегреватель конструктивно отделен сепаратором. [c.47] Испарительная зона занимает верхнюю часть трубчатки котла. В ней происходит частичное парообразование из нагретой до кипения воды. Поток в трубках— двухфазный. Положение нижней границы этого звена зависит от режима работы котла (особенно экономайзера). [c.47] Экономайзер занимает ту часть трубчатки котла, в которой происходит нагрев питающей воды до кипения. Верхняя граница звена подвижна. [c.47] Пароперегреватель по потоку пара связан с испарительной частью. Остальные связи ясны из структурной схемы (рис. П. 9). [c.47] Математическое описание состоит из группы основных уравнений (11.5) — (11.21) и уравнений, которые расшифровывают и определяют процедуру нахождения величин, входящих в основные уравнения. В основной группе легко выделяются уравнения, которые описывают статику отдельного выделенного звена объекта пароперегреватель — уравнения (II. 5) — (II. 9) испарительная часть котла — уравнения (11.10) — (1.17) экономайзерная часть котла — уравнения (II. 14) - (11.21). [c.51] Рассмотрим математическое описание пароперегревателя. [c.51] Уравнение материального баланса (II. 5) для пароперегревателя выражает равенство расхода перегретого пара расходу насыщенного пара нз сепаратора. [c.51] Условие теплового баланса для пароперегревателя записано уравнениями (11.6) и (И, 7) и выражает равенство количества тепла, отданного нитрозным газом на участке (с учетом теплопотерь — коэффициент 61), количеству тепла, полученному паром в пароперегревателе. [c.51] В общем случае функции (11,45) — (11,47) определяются по значениям диаметра трубы ( ), числу рядов труб вдоль газового потока (г), средней температуре соответствующего потока (выраженной через АТ р) и величине линейной скорости (расход О). По сути, эти функции являются интерпретацией уравнения (6) из табл. 1,4 для конкретного случая. [c.51] Как следует из системы уравнений, для расчета статики необходимо знание целого ряда термодинамических функций для нитрозного газа, воды, насыщенного и перегретого пара [уравнения (II. 48) — (II. 54)]. Эти функции достаточно хорошо изучены и для нитрозного газа могут быть взяты по данным [4, 5], а для воды и пара — по данным [6, 7]. Величина Ст. в принята равной 1,01 ккал кг град) [6, 7]. [c.52] Из анализа приведенного математического описания следует, что объект является нелинейным. В качестве независимых входных координат котла принимаются следующие пять величин расход 0 и температура Тп нитрозного газа после каталитических сеток, расход О в и температура Гв питающей воды на входе в котел, давление перегретого пара Рп. п на выходе котла. [c.53] Вернуться к основной статье