Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі

Властивості киплячих розчинів NaOH і їх парів

Параметр	Корпус
Температура t, °C Концентрація x, % Теплопровідність розчину λ, Вт/(м∙К) Густина розчину ρ, кг/м³ В’язкість розчину μ, Па∙с Поверхневий натяг σ, Н/м Теплоємність розчину c, Дж/(кг∙К) Теплота пароутворення r,Дж/кг Густина пари pп, кг/м³ Густина пари при p = 10³ Па	13,2 0,588 1029,2 0,253∙10^-3 69∙10^-3 2082∙10³ 3,424	142,8 20,3 0,579 1122,6 0,437∙10^-3 77,8∙10^-3 2141∙10³ 2,12 0,57	119,5 0,559 2.41∙10^-3 128∙10^-3 2207∙10³ 1,12

Визначимо коефіцієнт А’ (див.рівняння (3.20)) по корпусах:

А₁’ = =

А₂’ =

А₃’ =

Коефіцієнт тепловіддачі α₁ при висоті труби l =5м дорівнює:

α₁ = A/(q∙5)º´³³³ = 0,62A/q º´³³³

Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі наведений в табл. 3.4. Так як в випарних апаратах максимальні теплові навантаження наперед невідомі, тому їх розраховують методом послідовних наближень: задаємося різними значеннями q, проводимо розрахунок (див. табл. 3.4.) і по результатах розрахунку будуємо графік q-∆t_кор (рис. 3.5).

Рис.3.5. Визначення теплових навантажень випарних апаратів

З графіка слідує, що для попередньо розрахованих значень корисних різниць температур по корпусах ∆t_кор1 = 7,6ºС; ∆t_кор2 = 11ºC; ∆t_кор3 =10,3ºC максимальні теплові навантаження відповідно дорівнюють:

q₁ = 10200 Вт/м²; q₂ = 11440 Вт/м²; q₃ = 7950 Вт/м²;

Таблиця 3.4

Величини	1 корпус	2 корпус	3 корпус
А1 =314∙10³ В1 = 11,16	А2 = 306∙10³ В2 = 6,55	А3 =295∙10³ В3 =5,04
q q^-0,333 α1 = 0,62Aq ^-0,333 q(0,6) α2 = Bq(0,6) K=1/(1/ α1 + 2,86∙¯4 + 1/ α2) ∆t = q/K	6000 12000 5,52 4,38 10746 8527 184,9 280,2 2063,5 3127 1158 1383 5,18 8,67	9000 12000 4,82 4,38 9145 8310 235,8 280,2 1544,5 1835,3 959 1051 9,4 11,4	5000 9000 5,86 4,82 10721,6 8816 165,7 235,8 835,1 1188,4 634 806 7,88 11,17

Коефіцієнт теплопередачі по корпусах згідно (3.23) дорівнює:

К_і = q_і/ Δt_кор.(і)

К₁ = 10200/7,6 = 1342,1 Вт/(м²∙К);

К₂ = 11440/11 =1040 Вт/(м²∙К);

К₃= 7950/20,3= 771,8 Вт/(м²∙К);

Корисні різниці температур по корпусах, виходячи з умови однакової поверхні теплопередачі в них, (3.39):

де Δt_кор.(і), Q_і, К_і – відповідно корисна різниця температур, теплове навантаження і коефіцієнт теплопередачі в і-му корпусі.

∆t_кор1= ºС

∆t_кор2 = ºС

∆t_кор3 = ºС

Розраховують орієнтовне значення поверхні теплопередачі в кожному корпусі:

F_i = Q_i/(K_i Δt_кор(і)) (3.41)

Перевірка сумарної корисної різниці температур, (3.40):

Δt_кор.= Δt_кор.(1)+Δt_кор.(2) +Δt_кор.(3)

∆t_кор = 7,5 + 8,6 + 12,8 = 28,9 ºС.

Площі поверхонь теплопередач випарних апаратів в кожному корпусі, (3.41):

F_i = Q_i/(K_i Δt_кор(і))

F₁ = 4114∙10³/(1342,1∙7,5) = 408,7 м²;

F₂ = 3626,8∙10³/(1040∙8,6) = 405,5 м²;

F₃ = 4010,28∙10/(771,8∙12,8) = 405,9 м²;

Згідно ГОСТ 11987-81 приймаємо випарний апарат з наступною характеристикою: площа поверхні теплообміну F_н = 450 м²; діаметр труб d = 38Х2 мм; довжина труб l = 5000 мм; діаметр гріючої камери D = 1600 мм (не менше); діаметр сепаратора D₁ = 4000 мм(не більше); діаметр циркуляційної труби D₂ = 1000 мм (не більше); висота апарата Н = 15000 мм (не більше); маса апарата 31800 кг (не більше).

При конструктивному розрахунку випарного апарата розміри його частин повинні відповідати вище зазначеним вимогам.

Площа поверхні теплообміну прийнятого випарного апарата F=450 м², що значно більша орієнтованої вибраної поверхнями F= 180 м². Але необхідності вносити корективи в розрахунок немає, так як конструктивні розміри (діаметр і висота труб) залишилися попередніми.

Уточнимо температури кипіння розчинів, вторинних парів і їх тиски по корпусах:

Температура, ºС

Корпус кипіння Вторинна пара

1 169,6 – 7,5 =162,1 162,1 – 1,0 – 6,2 = 154,9

2 153,8 – 8,6 = 145,2 145,2 – 1,56 – 10,4 = 133,2

3 129,8 – 12,8 = 117,0 117,0 – 12,8 – 37,8 = 51,2

Розрахованим температурам вторинних парів відповідають тиски (МПа) 0,5459; 0,2977; 0,01316 відповідно в 1-у, 2-у, 3-у корпусах.

З розрахунку виходить, що корисні різниці температур, розраховані з умови рівного перепаду тисків в корпусах і знайдені в першому наближенні з умови рівноваги поверхонь теплопередачі в корпусах, відрізняються в 2-у і 3-у корпусах, а в 1-у корпусі практично не зміняться. Тому при уточненні розрахунку площі поверхні теплопередачі параметри розчинів і парів по корпусах, теплові навантаження, коефіцієнти теплопередачі і корисні різниці температур зміняться, в основному для 2-го і 3-го корпусів, а для 1-го корпуса ці показники практично не зміняться, також практично не зміниться площа поверхні теплопередачі в 1-му корпусі, а значить і в інших корпусах. Тому надалі розрахунки по уточненню площі поверхні теплопередачі виконувати не будемо.

Дата добавления: 2017-02-01