Дослідження процесу випарювання їдкого калію, аналіз його виробництва, страница 8

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до киплячого розчину  в умовах його природної циркуляції для пузирькового режиму у вертикальних трубах дорівнює:

,                          (3.16)

де  – щільність пару, що гріє, у першому корпусі , - щільність пару при атмосферному тиску; - відповідно, теплопровідність, поверхневий натяг, теплоємність і в'язкість розчину в першому корпусі.

;

Значення величин, що характеризують властивості розчинів КОН, представлені в таблиці 3.5.

        Таблиця 3.5 – Фізичні властивості розчинів КОН

Параметр	Корпус
	1	2	3
Щільність розчину, , кг/м3	1050,8	1080,6	1341,5
В'язкість розчину,	1,13	1,20	3,14
Теплопровідність розчину,	0,600	0,603	0,572
Поверхневий натяг,	57,75	59,5	72,5
Теплоємність розчину,	4028	3967	3811

Перевіримо правильність першого наближення по рівності питомих теплових навантажень:

Як бачимо

Для другого наближення приймемо

Очевидно, що

Для визначення  використаємо графічну залежність теплового навантаження q від різниці температур між паром і стінкою  [3]  = 0,91 ºС.                                          

 Перевірка:

Як бачимо

Розраховуємо коефіцієнт теплопередачі К₁ у першому корпусі:

Коефіцієнти теплопередачі для другого корпуса К₂ і третього К₃ можна розраховувати так само, як і коефіцієнт К₁ або зі скористатися співвідношенням коефіцієнтів, отриманих із практики ведення процесів випарювання. Ці співвідношення варіюються в широких межах:

К₁ : К₂ : К₃ = 1:(0,85÷0,5):(0,7÷0,3)

Для розчинів лугів і нітратів співвідношення коефіцієнтів теплопередачі приймають по нижніх межах, а для розчинів солей - по верхнім.

Для розчину КОН приймемо наступне співвідношення:

К₁ : К₂ : К₃ = 1:0,85:0,7

Тоді

3.8   Розподіл корисної різниці температур

Корисні різниці температур у корпусах установки знаходимо з умови рівності їхніх поверхонь теплопередачі:

                 ,            (3.21)

   де  – загальна корисна різниця температур випарної установки;  – відношення теплового навантаження до коефіцієнта теплопередачі в корпусі; i = 1,2,3 – номер корпуса.

3.9 Розрахунок теплообмінного обладнання після проведення інтеграціі

Після проведення пінч-аналіза були зроблені розрахунки необхідного теплообмінного обладнання у програмі CAS 2007/

1)  Розрахунок першого теплообмінного апарату наведено в табл..3.6

Таблиця 3.6 – Розрахунок першого теплообмінного апарату

1*M3  AISI 316  0.50 mm  13/15pl 0.5 m? pdes=5.0 barg   Tdes=165.0/90.0 °C  k=9137/8783 W/(m?*K)  Marg.=4%  Foul.=0.0(0.044)*10-4 m?*K/W  Load=274.1 kW  LMTD=75.0 K

Water                3.50 m?/h  55.6<150 kPa   163.0 °C --> 90.0 °C                              1*7H Water                3.24 m?/h  57.9<150 kPa   88.0 °C <-- 15.0 °C                              1*7H Dp(p+co)=0.770 kPa  v(co)=0.955 m/s  NTU=0.97  Conn 1/1 36.0 mm          Dp(p+co)=0.815 kPa  v(co)=0.913 m/s  NTU=0.97  Conn 1/1 36.0 mm  Media                Temp.  Dens.            Sp.heat.   Cond.         Visc. Water                 90.0      965.4             4.19          0.676          0.314                            126.5    938.8             4.26          0.689          0.220                            163.0    905.4             4.36          0.684          0.169 Water                 15.0      998.8             4.20          0.595          1.14                            51.5      986.1             4.17          0.644          0.533                            88.0      966.7             4.19          0.675          0.321 Temperatures                                                                                 Side 1         Side 2 Bulk                   163.0    88.5               m(ch)        453              462            Wall                   139.6    65.6               v(neck)     2.89             2.77 Wall                   116.5    47.5               v(ch)         0.579          0.554 Bulk                   89.4      15.0               tau(wall)   205              214