Производство трехкорпусной выпарной установки

дипломная работа

2.1.5 Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

. (2.50)

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому coпротивлению стенки дстст и накипи днн. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

(). (2.51)

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке б1 находится по уравнению:

(2.52)

где r1 - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

сж1, лж1, мж1 - соответственно плотность (кг/м3), теплопроводность (Вт/ (м·К)), вязкость (Па с) конденсата при средней температуре пленки tпл=tг1-Дt1/2;

Дt1 - разность температур конденсации пара и стенки, град.

Расчет б1, ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем разность температур конденсации пара и стенки Д1 =2,0 оС. Тогда:

(2.53)

Из уравнения находится перепад температур на стенке:

Дtст= б1 Д?д/л=6014,3•2•2,87•10-4=3,4°С. (2.54)

И разность температур конденсации пара и стенки со стороны раствора и его температурой кипения Д:

Д2= Дt1 - Дtст - Д1=10,44-3,4-2=5,04 оС. (2.55)

Физические свойства кипящих растворов КОН в каждом из корпусе и их пары из табл.4 приведены (табл. П1, П2, П27-П30 [11]). Исходя из этих данных, мы определим теплоотдачу от стенки к кипящему раствору при помощи приближенного вычисления. Маневрируем свойства конденсата при помощи изменения температуры.

Таблица 4. Параметры каждого корпуса выпарного аппарата

Параметр

Корпус

1

2

3

Теплопроводность раствора л, Вт/

0,5959

0,571

0,4636

Плотность раствора с, кг/м3

966,47

1014,02

1170,58

Теплоемкость раствора с, Дж/

3502,9

3425,61

2635,92

Вязкость раствора м,

0,2

0,33

0,67

Поверхностное натяжение у, Н/м

0,061

0,063

0,067

Теплота парообразования rв, Дж/кг

2089,06

2123,9

2289,35

Плотность пара сн, кг/м3

2,759

2,47

0,396

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору б2, для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии естественной циркуляции раствора находиться по уравнению:

Вт/ (м2·К) (2.56)

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

= б1 Д1=6014,3= 12028,6 Вт/м2; (2.57)

= б2 Д2=2643,5= 13323,6 Вт/м2. (2.58)

Как видим, .

Для второго приближения примем Д1 = 4,0 оС.

Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 2,0 оС, рассчитаем б1 по соотношению (уравнения (2.53), (2.54), (2.56)):

Вт/ (м2·К).

Получим перепад температур на стенке равным:

°С;

Дt2=10,44-3-5,8=1,64 єС;

Вт/ (мІ·К);

=5057,4= 20229,6 Вт/м2;

=7191,7= 11794,3 Вт/м2.

Очевидно, что и во втором приближении остается неравенство удельных тепловых нагрузок q, ? q,,. Это приводит к следующему приближенному расчету.

Рис.7 Зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур Д

Рис.8 Распределение температур в процессе теплоотдачи от пара к кипящему раствору через многослойную стенку: 1 - пар; 2 - конденсатор; 3 - стенка; 4 - накипь; 5 - кипящий раствор В третьем приближении по графической зависимости удельной тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе и определяем Д1=2,6 оС. Получим (уравнения ( (2.53), (2.54), (2.56)):

;

Дt2=10,44-2,6-4,2=3,64;

;

=5632,4•2,6=14644,24 Вт/м2;

=4033,1•3,64=15040,6 Вт/м2.

Как видим, .

Если расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3 %, расчет коэффициентов б1 и б2 на этом заканчивают. Находим К1, Вт/ (м2·К). по уравнению (2.50):

К1= 1/ (1/5632,4+2,87+1/4132,1) =1415,3.

Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2 ,. Для этого найдем (уравнение (2.53), (2.54), (2.56)):

;

°С;

Дt2=16,1-4,1-10,37=1,63 оС;

;

= 8815= 36141,5 Вт/м2; = 22480•1,63= 36642,4 Вт/м2.

Как видим, . Определим К2:

. (2.59)

Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К3, найдем (уравнение (2.53), (2.54), (2.56)):

;

°С;

Дt2 = 54,025-16,0-23,4=14,6 оС;

;

=5102•16= 81632 Вт/м2;

= 5620•14,6= 82056 Вт/м2.

Как видим, Найдем К3:

. (2.60)

Делись добром ;)