Определим площадь поверхности нагрева.

Потребная для нагревания площадь поверхности теплообмена - F, м2 определяется из основного уравнения теплопередачи.

F = Qпол / (k tср);

Где k - коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2К).

В общем случае коэффициент теплопередачи для плоской поверхности и через цилиндрическую стенку можно определить по следующей формуле Романков П.Г., Курочкина М.И. Примеры и задачи по курсу «Процессы и аппараты химической промышленности»: Учеб. пособие для техникумов. - Л.: Химия, 1984. - С. 116. :

и - учитывают суммарное термическое сопротивление всех слоев из которых состоит стенка, включая слои загрязнений (накипи), (м2·К) /Вт; и - коэффициенты теплоотдачи от горячего и холодного теплоносителей; - коэффициент теплопроводности;

Выбираем конструкционный материал, стойкий для растворов в интервале температурной среды по заданию. Для таких условий химически стойкой является сталь марки Х18Н10Т, имеющей теплопроводность = 16,4 Вт/ (м·К). Толщина стенки 2 мм.

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи . Термическое сопротивление со стороны пара не учитываем.

Принимаем для корпусов толщину слоя накипи = 0,01 мм, так как пищевые котлы, как правило, не ржавые и =1,16 Вт/ (м·К) Там же, табл. XXI, С. 215, получаем:

Коэффициенты теплоотдачи примем Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии /К.Ф. Павлов, П.Г. Романов, А.А. Носков. - Л.: Химия, 1981. - С. 209:

При конденсации насыщенного пара = 9300 Вт/м2·К;

Коэффициент теплоотдачи для сиропа = 900 Вт/м2·К;

Тогда,

282,2 Вт/ (м2·К)

Средняя разность температур теплоносителей (средний температурный напор) tср определится:

;

где tб и tм - соответственно большая и меньшая разность температур теплоносителей, С.

tб = t - tн = 125 - 30 = 95 0С

tм = t - tк = 150 - 125 = 25 0С

70,9 0С

Окончательно, площадь поверхности составит

0,25 м2

Найденная площадь поверхности теплообмена - F, м2, является основой для проведения конструктивного расчета аппарата