Испарение воды

[kika]

Здравствуйте, коллеги!
Во время испарения воды на промышленной установке действительное не совпадает с рачсетом.
Рассчитали, что пойдет 150 л/ч, а "капает" только 50.
От установки к конденсатору идет "дорога" в виде неизолированной металлической трубы 2 м высотой
и периметром 400 мм.
Не может она быть источником охлаждения паров, которые потом не доходят до конденсатора?
Поможет, если ее изолировать?
Заранее спасибо!

[Cherep]

ну дык расчёт теплопотерь в ПРН есть примеры

[kika]

Площадь х разница температур х k.
Вот k не знаю.
Какой может быть коэффициент теплопередачи от трубы до окружающей среды, 10, 100?

[avor]

Так это, площади теплообмена вашего конденсатора просто не хватает для более полного конденсирования. Если это принципиально, либо еще один конденсатор последовательно ставить, либо снижать температуру хладагента.

[avor]

Если труба отвода пара вертикальная, она конечно может служить обратным холодильником и ее теплоизоляция улучшит ситуацию. Проблему можно определить по температуре в трубе если она падает до 100 градусов при атмосферном давлении - значит в ней идет конденсация если этого не происходит, то проблема в конденсаторе, как я уже писал выше.

[Phobos]

Если не хватает площади конденсатора, то на выходе должен быть пар, в приемнике воды мало, но скорость испарения из реактора должна совпадать с расчетом. Визуально конденсатор должен захлебываться водой по всей длине. Если проблема в теплопередаче в реакторе, то это выглядит совсем иначе.
Труба может быть источником потерь, конечно, ее надо заизолировать пенорезиной.
Если проблема в площади конденсатора, то мы делаем перегонку в двух реакторах. Пар идет из горячего реактора х охлаждаемый, а над ним вдобавок стоит конденсатор. Хорошо помогает.

[avor]

Конденсор захлебывается только в случае если его сечения не хватает, что бы пропустить расход и конденсата и газа. А вовсе не во вех случаях когда площади теплопередачи не хватает, что бы сконденсировать весь пар.

[kika]

Спасибо большое, коллеги!
Вот посмотрите, что у меня получилось:
3,14 х 0,4 х 2 х 40 х 10 х 3600 = 3616 kJ.
Для испарения воды необходимо 2200 kJ.
Получается, что потери-то максимум 2 кг, если, конечно, k берем 10.
Меня смущает, что если возьму k как 100, то и потери приблизятся к значительным
и вопрос об изоляции будет очень актуальным.
От большой трубы идет меньшая к конденсатору. Она не была горячей во время
процесса, поэтому можно предположить, что конденсатор не был перегружен.
Может, еще причина в том, что обогрев рубашки осуществялется не паром,
а горячей водой, но при низком давлении?

[avor]

Kika! Что то вы непонятно вашу сказку излагаете. 1)При какой температуре и давлении идет испарение? 2) при какой температуре и давлении идет конденсация. 3) Какая температура внутри трубы отводящей пар к конденсатору.4) Какая температура газа и конденсата на входе и на выходе из конденсатора?
Что касается расчета чего и сколько должно испарится. Если вы считаете массу испарившейся воды по теплу подведенному к бочке, то вы учитываете расход энергии на нагрев оборудования, РС и возможное поглощение тепла во время реакции. Вообще не очень понятно что вы считаете. или вы пытаетесь посчитать сколько воды может сконденсироваться при теплоотдаче в трубе отвода конденсата? Зачем вам это надо. Для того что бы знать идет конденсация или нет достаточно знать темературу и давление на выходе из этой трубы.

[kika]

Мне серьезно это надо, т.к. объем испаренной воды 3000 л и есть большая разница,
сколько времени будет на это потрачено - 60 часов или 20.
Давление порядка 70 мм рт ст, температура конденсации порядка 48 градусов,
температура воды на входе и выходе рубашки - 87 и 83 градуса.
А то, что я там посчитала, то да - без единиц измерения гроша ломаного этот расчет не стоит,
но идейно ему верю.

[stearan]

да, похоже на оценку сколько может сконденсировать на "стойке" от потерь тепла и свалить назад в реактор. и, судя по всему, не в этих потерях главная собака зарыта...а так, маааленький щенок
попробуйте подойти с другого конца:

..температура воды на входе и выходе рубашки - 87 и 83 градуса..

а течет то через рубашку сколько? есть там расходомер? или можно посмотреть щиток у насоса циркуляционного? тогда по балансу можно оценить сколько тепла подается в реактор:
Q(kJ/час)=v(m3/час)*1000(kg/m3)*4.2(kJ/kg/K)*(87-83)(K)
правда, вкуче с потерями, но если реактор большой, ошибка мала
и далее - сколько жидкости можно этим теплом испарить: m2(kg/час)=Q(kJ/час)/ΔHev(kJ/kg)
ибо при обогреве жидкостью в рубашку зачастую слабое место бывает именно теплопередача в той самой рубашке.

[avor]

Давление порядка 70 мм рт ст, температура конденсации порядка 48 градусов,

по моим прикидкам при 70мм рт ст температура кипения воды 43-45°С
Почти стопудово нехватка площади конденсатора и большая часть воды улетает в вакуум.

Повторяю вопросы.
1) какая температура на выходе пара из куба?
2)какая температура в конце трубопровода к конденсатору.
3)Какая температура на выходе пара/конденсата из конденсатора?
какова температура хладоносителя на входе в конденсатор и на выходе из конденсатора.

[kika]

а течет то через рубашку сколько? есть там расходомер? или можно посмотреть щиток у насоса циркуляционного?

Как-то или кто-то меня надоумил этим поинтересоваться - 3 м3/ч. Это возможно?
Это максимальная нагрузка циркуляционного насоса, но можно поменять насос.
А вот объем рубашки - не помню-с, но по объему реактора, наверное, можно определить.

[kika]

по моим прикидкам при 70мм рт ст температура кипения воды 43-45°С
Почти стопудово нехватка площади конденсатора и большая часть воды улетает в вакуум.

Повторяю вопросы.
1) какая температура на выходе пара из куба?
2)какая температура в конце трубопровода к конденсатору.
3)Какая температура на выходе пара/конденсата из конденсатора?
какова температура хладоносителя на входе в конденсатор и на выходе из конденсатора.

Было очень здорово, если бы загвоздка была в конденсаторе.
Попробую ответить:
1) температура на выходе пара из куба ... ммм, извините, как-то не допетриваю.
Пар обогревает бойлер, а вода из бойлера обогревает рубашку. Там все на автомате, т.к. температура
в кубе имеет ограничение и не допускается ни малейшего местного перегрева,
поэтому пар в рубашку не подается. Может, посмотреть температуру пара на выходе из бойлера?
2) ну вот эти 47-48 градусов, правда давление приводится в отрицательных значениях и вполне
возможно при перерасчете на мм рт ст я могла ошибиться.
3) точно знаю, что температура охлаждающей воды градусов 10, если бы помогло, можно и 4 градуса включить.

[avor]

Кика! 1) Пар в моем вопросе это пары подымающиеся из куба в конденсатор(это НЕ пар из бойлера). У них есть температура на выходе из куба, он же вход в трубу, на выходе из трубы, он же вход в конденсатор, на выходе из конденсатора. Вообще говоря нужно знать все три температуры. 2) В конденсаторе есть температура охлаждающей воды на входе и выходе и ее расход, тоже важны. Ну и давление важно, иначе все температуры коту под хвост.

[kika]

Буду знать!
На следующей недели повнимательнее все позаписываю.
Хотят повторить испарение, увеличив нагрузку в аппарате в два раза,
ибо есть предположение, что площадь обогрева будет лучше использована, типа того.
У меня ведь роль небольшая - при переносе лабораторных результатов на промышленную установку
следить во время пуска, чтобы температурные и временные режимы соблюдались.
Температурные соблюдаются, а временные дико растягиваются.
Мне бы не зная броду, не соваться, но разобраться-то хочется...

[stearan]

разобраться можно, а заставить аппаратуру работать так как Вам нужно может оказаться сложнее. и потребовать изменений/переделок, возможно существенных.
1) много здесь писали про конденсатор. первым делом надо проверить трубу ЗА конденсатором, к вакуум-насосу. ежели та холодная, с конденсатором все ОК; ежели горячая, то конденсатор не справляется, однако, может быть не сам виноват - если где в системе (напр. на уплотнение мешалки на реакторе) негерметичность и происходит подсос "фальш-воздуха" то и хороший конденсатор не справится.
2) мощность "бойлера" и циркуляция в системе обогрева должна быть достаточной.

..3 м3/ч. Это возможно?

посчитаем: 3(m3/час)*1000(kg/m3)*4.2(kJ/kgK)*(87-83)(K) = 50400(kJ/час). при давлении 70torr равновесная температура 44.5°С, теплота испарения 2395kJ/kg, этого тепла хватит чтобы испарить 21кг/час. градусники как правило не врут, так что если у Вас капает 50л/ч, наверно циркуляция больше чем 3 м3/ч. центробежный насос имеет параболическую характеристику, если на щитке написано напр. Q=3м3/час, Н=25м - это означает, что насос будет качать 3м3/ч против давления примерно 2.5атм. гидравлическое сопротивление в Вашей системе обогрева навернека существенно меньше и соответственно циркуляция (а с ней и обогрев) - больше.
3) напрашивается решение - если мощность бойлера достаточная, поставить насос помощнее и еще увеличить циркуляцию. однако, если коеффициент теплоотдачи в рубашке реактора плохой, получится сближение температур греющей воды на входе и выходе рубашки а положение существенно не улучшится . тогда надо менять систему обогрерва - менять рубашку на "полутрубу", или ставить змеевик в реактор.

[kika]

Батюшки мои! Мне целого воскресенья не хватит, чтоб во всем разобраться!
Спасибо!

1) много здесь писали про конденсатор. первым делом надо проверить трубу ЗА конденсатором, ...

До той трубы мне не дотянуться. Придется на кондесатор лезть.

...однако, если коеффициент теплоотдачи в рубашке реактора плохой, получится сближение температур греющей воды на входе и выходе рубашки а положение существенно не улучшится . тогда надо менять систему обогрерва - менять рубашку на "полутрубу", или ставить змеевик в реактор.

Обратила внимание, что когда включается подача пара в бойлер, то вода в бойлере мгновенно согревается, значит там все в порядке.
С рубашкой понятно. Реактор не новый, "история" его использования, наверное, неизвестна.
Видимо, достаточно было бы 1 мм какой-нибудь грязи или водного камня в рубашке, чтобы это k серьезно подпортить.
Ставить змеевик в реактор - это как, прямо внутрь реактора? А с гидродинамикой не будет конфликта?

[avor]

-- До той трубы мне не дотянуться. Придется на кондесатор лезть.
При нормальном КИПе на устанвке там должен стоять датчик температуры и давления. Датчики температуры должны быть в жидкой и газовой фазе в кубе, на выходе из куба, на входе и выходе из конденсатора. Датчики даления в кубе, на выходе из куба, на входе и выходе из конденсатора.

Если у вас идет не достаточное испарение из куба вы должны это понять, по недостатоной убыли массы жидкой фазы в кубе. Если вода из куба уходит, а в конденсаторе не собирается, то ясно дело виноват конденсатор.

[kika]

Датчики температуры должны быть в жидкой и газовой фазе в кубе, на выходе из куба, на входе и выходе из конденсатора. Датчики даления в кубе, на выходе из куба, на входе и выходе из конденсатора.

Спасибо! А датчики уровня существуют? Очень хотелось бы, зная уровень в реакторе и объем сконденсированной воды
хотя бы приблизительно оценить потери.

Попробовали увеличить расход насоса, который качает воду из бойлера в рубашку.
Объем рубашки 500 л и при расходе воды 3м³/ч, видимо, было недостаточно
для эффективного испарения.
Прибавили ходу наносу и пявился положительный сдвиг.