Общая полезная разность температур равна:

                                             (1.37)

Полезная разность температур по корпусам (в °С) равны:

                                              (1.38)

                                                (1.39)

                                                       (1.40)

Тогда общая полезная разность температур равна:

                                             (1.41)                                                                     

Проверка общей полезной разности температур осуществляется по выражению:

       (1.42)

Определение тепловых нагрузок

Расход греющего пара в первый корпус, производительность каждого корпуса по выпаренной воде и тепловые нагрузки по корпусам определим путём совместного решения уравнений тепловых балансов по корпусам и уравнения баланса по воде для всей установки:

     (1.43)

(1.44)

(1.45)

                                                                              (1.46)

где    1,03 – коэффициент, учитывающий 3 % потерь в окружающую среду;

с_Н, с₁, с₂ – теплоёмкости растворов соответственно исходного (начальной концентрации), в первом и во втором корпусе, кДж/(кг∙К);

Q_1конц, Q_2конц, Q_3конц – теплота концентрирования по корпусам, кВт;

t_Н – температура кипения исходного раствора в первом корпусе, °С:

                                                           (1.47)

где  - температурная депрессия для исходного раствора.

Можно принять I_вп1 ≈ I_г2; I_вп2 ≈ I_г3; I_вп3 ≈ I_бк.

Из анализа зависимостей теплоты концентрирования от концентрации и температуры рассчитается наибольшая теплота концентрирования в корпусе:

                                (1.48)

где    G_сух – производительность аппаратов по сухому NaOH, кг/с;

Δq – разность интегральных теплот растворения при концентрациях х₂ и х₃, кДж/кг.

Необходимо сравнить Q_3конц с ориентировочной тепловой нагрузкой для третьего корпуса Q_ОР:

            (1.49)

Если наибольшая теплота концентрирования в каком – либо корпусе составляет менее 3% от Q_ор, в уравнениях тепловых балансов по корпусам пренебрегаем величиной Q_конц.

Если наибольшее отклонение вычисленных нагрузок по испаряемой воде в каждом корпусе от предварительно принятых не превышают 5 %, то пересчитывать концентрации и температуры кипения растворов по корпусам нет необходимости.

Подставим полученные значения в уравнения (1.43), (1.44), (1.45), получим:

;

Решение уравнений даёт следующие результаты: D = 5,97 кг/с; w ₁ = 5,25 кг/с; w ₂ =3,09 кг/с; w ₃ = 5,1 кг/с Q ₁ = 9594 кВт; Q ₂ = 9135 кВт; Q ₃ = 5890 кВт.

Полученные величины сводим в таблицу 4.

Таблица 4 Параметры растворов и паров по корпусам

Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора NaOH в интервале изменения концентрации от 1% до 6,1% [6]. В этих условиях лучше всего подходит сталь марки Х17, имеющая скорость коррозии менее 0,1 мм в год, коэффициент теплопроводности λ = 25,1 Вт/м∙К