нсифікації теплообміну. Коефіцієнти теплопередачі в таких апаратах 3000 Вт/(м2? Град) [2580 ккал/(м2? Ч? Град)].
Апарати з винесеною зоною кипіння можуть ефективно застосовуватися длявипарювання кристалізується розчинів помірною в'язкості.
Малюнок 3.1 - Апарат випарної з винесеною зоною кипіння
Вибір конструкційного матеріалу.
Вибираємо конструкційний матеріал, стійкий в середовищі киплячого СaCl2 в інтервалі зміни концентрацій від 3,2 до 25%. У цих умовах хімічно стійкою є сталь марки Х17. Швидкість корозії її не менш 0,1 мм/рік, Коефіцієнт теплопровідності
? СТ=45,1 Вт/(м? К)
. 1.7 Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі
Коефіцієнт теплопередачі для першого корпусу визначають по рівнянню аддитивности термічних опорів:
Приймемо, що сумарне термічний опір одно термічному опору стінки і накипу. Термічний опір забруднень з боку пара не враховуємо. Отримаємо:
?? /? =0,002/45,1 + 0,0005/2=0,000287 м2? К/Вт
Коефіцієнт тепловіддачі від конденсується пара до стінки a1 дорівнює:
де r1- теплота конденсації гріючої пари, Дж/кг;
- відповідно щільність (кг /). теплопровідність Вт/(), в'язкість () конденсату при середній температурі плівки,
,
де - різниця температур конденсації пари і стінки, град.
ПЕРШИЙ КОРПУС
Розрахунок - ведуть методом послідовних наближень. У першому наближенні приймемо=1 0С. Тоді
ПЛ=tГ1-? t1/2
tпл=150,2-1/2=143,9 ° С
1=2121800 Дж/кг? Ж=918,3 кг/м3
? Ж=0,00013 Па? С? Ж=0,599 Вт/(м? К)
Для сталого процесу передачі тепла справедливе рівняння
де q - питома теплова навантаження, Вт /; ? tст - перепад температур на стінці, град;
? t2 - різниця між температурою стінки з боку розчину і температурою кипіння розчину, град.
Звідси
Тоді
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до киплячого розчину для бульбашкового кипіння у вертикальних кіпятільних трубках за умови природної циркуляції розчину дорівнює:
Фізичні властивості киплячого розчину СaCl2 зведемо в таблицю 3.5.
Таблиця 3.5 - Фізичні властивості киплячого розчину СaCl2
ПараметрКорпус123Теплопроводность розчину? , Вт/(м · К) 0,570,590,6Плотность розчинів? , Кг/м3104210861166Теплоемкость розчину з, Дж/(кг · К) 345031982346Вязкость розчину ?, Па · с0,00190,00310,0071
Підставивши чисельні значення, отримаємо:
Перевіримо правильність першого наближення по рівності питомих теплових навантажень:
'=? 1 ?? t1
'= 8946? 1=17891 Вт/м2
=? 2 ?? t2
=1 762? 3,75=+6607 Вт/м2
Як бачимо, q ? q '
Розбіжність між тепловими навантаженнями перевищує 3%.
Для другого наближення приймемо=0,5 0С.
Нехтуючи зміною фізичних властивостей конденсату при зміні температури на 1,5 градуса розрахуємо? 1 по співвідношенню:
Отримаємо:
'= 15044? 0,5 ??= 7522 Вт/м2
q =1 290? 4,15=5353 Вт/м2
Як бачимо, q ? q '
Для розрахунку в третьому наближенні будуємо графічну залежність питомого теплового навантаження від різниці температур між парою і стінкою в першому корпусі (рис. 3.2) і визначаємо=0,8 0С.
Малюнок 3.2 - Графік теплового навантаження
=+1594
q '= 11249? 0,8=8 999 Вт/м2
q =1594? 4,42=8 045 Вт/м2
Як бачимо, q ? q '
Розбіжність між тепловими навантаженнями не перевищує 3%, розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі на цьому закінчуємо.
Знаходимо коефіцієнт теплопередачі:
К1=1/(1 /? 1 + ?? /? + 1 /? 2)
К1=1/(1/11249 + 0,000287 + 1/1594)=997 Вт/м2? К
ДРУГИЙ КОРПУС
К2=0,58 · К1=0,58 · 997=578,2 Вт/м2? К
ТРЕТІЙ КОРПУС
К3=0,33 · К1=0,33 · 997=329 Вт/м2? К
Розподіл корисної різниці температур
Корисні різниці температур в корпусах установки знаходимо з умови рівності з поверхонь теплопередачі:
де - відповідно корисна різниця температур, теплове навантаження, коефіцієнт теплопередачі для j- го корпусу.
Q1=1998,5 кВт
Q2=1464,2 кВт
Q3=1069,5 кВт
Підставивши чисельні значення, отримаємо:
? tП1=64,35? 1998,5/997/(1998,5/997 + 1464,2/578,2 + 1069/329)
? tП1=16,5 град
? tП2=64,35? 1464,2/578,2/(1998,5/997 + 1464,2/578,2 + 1069/329)
? tП2=20,9 град
? tП...