где r - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;
, , - соответственно плотность, кг/м3; теплопроводность, Вт/(мК);вязкость, (Па*с) конденсата при средней температуре пленки
tпл=tг нас-
,где
- разность температур конденсации пара и стенки, °С.Расчет α1 проведем методом последовательных приближений по [2]. Примем в первом приближении
=2°С.Тогда tпл =127,43-2/2= 126,43 °С;
r=2184,75*103
=928 =0,685 =0,221*10-3[6,с.111]
Для установившегося процесса передачи тепла удельная тепловая нагрузка:
где
- перепад температур на стенке, °С; - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С; ;Распределение температур в процессе теплопередачи от пара через стенку к кипящему раствору показано на рисунке 3.1.
1 - пар; 2 - конденсат; 3 - стенка; 4 - накипь; 5 - кипящий раствор.
Рисунок 3.1 - Распределение температур в процессе теплопередачи от пара к кипящему раствору через многослойную стенку.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии естественной циркуляции раствора:
(3.3.1.4)Физические свойства кипящего раствора и его паров при tср=107,57°С по [11,с.135,136] указаны в таблице 3.1.
Таблица 3.1
Параметр | выпарной аппарат |
Теплопроводность раствора , ВТ/(м*К) | 0,565 |
Плотность раствора , кг/м3 | 1229 |
Теплоемкость раствора С, Дж/(кг*К) | 3255 |
Вязкость раствора , Па* с | 0,255* 10-3 |
Поверхностное натяжение , Н/м | 0,0753 |
Теплота парообразования rвп, Дж/кг | 2237*103 |
Плотность пара , кг/м3 | 0,165 |
Для второго приближения примем
=3°С.Изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 1 градус пренебрегаем.
=7927 Вт/(м2К); =7927*3*2,76* 10-4=6,77 °С; =18,23-6,77-3=8,46 °С; =9,99(7927*3)0,6=4220Вт/(м2) =7927*3=23781 Вт/м2; =4220*8,46=35701 Вт/м2;Для третьего приближения примем
=4°С. =7377 Вт/(м2К);Расхождение между тепловыми нагрузками 0,9% допускается.
Коэффициент теплопередачи для выпарного аппарата:
=1614 Вт/(м2*К).3.3.2 Расчет коэффициента теплопередачи доупаривателя
Доупариватель выполнен из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с
ст=26,ЗВт/(м*К),
= 2,76*10-4 м2К/Вт.Примем в первом приближении
=1 °С,tпл= 127,43-1/2=126,93 °С;
=10433 Вт/(м2К); =2,88°С; °С.Физические свойства кипящего раствора и его паров при tср=108,9°С по [11,с.135,136] указаны в таблице 3.2.
Таблица 3.2
Параметр | доупариватель |
Теплопроводность раствора , ВТ/(м*К) | 0,555 |
Плотность раствора , кг/м | 1322 |
Теплоемкость раствора С, Дж/(кг*К) | 2945 |
Вязкость раствора , Па* с | 0,364*10-3 |
Поверхностное натяжение , Н/м | 0,0789 |
Теплота парообразования rвп, Дж/кг | 2233,5*103 |
Плотность пара , кг/м | 0,198 |
Для второго приближения примем
=0,5°С. =14754 Вт/(м2К); =14754*0,5*2,76* 10-4=2,04 °С; =6,28-2,04-0,5=3,74 °С; =9,29 (14754*0,5)0,6=1944Вт/(м2К);; =14754*0,5=7377 Вт/м2; =1944*3,74=7271 Вт/м2;Для третьего приближения примем
=0,49°С. =14829 Вт/(м2К); =14829*0,49*2,76* 10-4=2°С; =6,28-2-0,49=3,790С; =9,29 (14829*0,49)0,6=1927Вт/(м2К); =14829*0,49=7266Вт/м2; =1927*3,79=7303 Вт/м2.Расхождение между тепловыми нагрузками 0,5% допустимо.
Коэффициент теплопередачи для доупаривателя:
= 1160 Вт/(м2*К).