Дослідження процесу випарювання їдкого калію, аналіз його виробництва, страница 7

,

де  – температурна депресія для вихідного розчину; с_н, с₁, с₂ – теплоємність розчинів при концентраціях , кдж/(кг×С)

Теплоємність (у кдж/(кг×С)) розведених водяних розчинів ( < 20%) розраховується по формулі:

                                                                                                                        (3.12)

Підставимо відомі значення в рівняння.

W = 1,98 = W₁+ W₂+ W₃

W = 2,949 = W₁+ W₂+ W₃

2,949=+ +

Звідси:D = 0,976 кг/с.

              Тоді:

W₁ = 0,95×0,976 – 0,04 = 0,894 кг/с

W₂ = 0,84×0,976 + 0,12 = 0,945 кг/с

W₃ = 0,74×0,976 – 0,4 = 1,144 кг/с

        Перевірка

W = W₁ + W₂ + W₃ = 0,894 + 0,945 + 1,144 = 2,949 кг/с

          Визначимо теплові навантаження, квт:

Q₁ = D∙ 2139,1 = 0,976∙ 2056=2006

Q₂ = W₁∙ 2178,9 = 0,894∙ 2094=1872

Q₃ = W₂∙ 2249,2 = 0,945∙ 2170=2051

Отримані дані зводимо в табл.3.4.

Таблиця 3.4 – Параметри розчинів і парів по корпусам

Параметр	Корпус
	1	2	3
Продуктивність по випарюваній воде W, кг/с	0,894	0,945	1,114
Концентрація розчинів x, %	5,5	9,2	35
Тиск гріючих парів,  Рг ,Мпа	0,8	0,54	0,28
Температура  гріючих парів , tг, C	172	154	132,8
Температурні втрати , ºC	12,174	8,884	26,681
Температура кипіння розчину tк ,ºC	163,174	141,684	85,681
Корисна різниця температур ∆tп, ºC	8,826	12,316	47,119
Теплове навантаження Q, квт	2006	1872	2051

3.6 Вибір конструкційного матеріалу

Як конструкційний матеріал вибираємо стійку в середовищі киплячого розчину КОН у діапазоні робочих концентрацій сталь марки Х18Н10Т. Коефіцієнт теплопровідності цієї сталі 25,1 Вт/м К.

3.7 Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі

Коефіцієнт теплопередачі розраховуємо, виходячи з того, що при сталому процесі передачі тепла справедлива рівність:

                                                    (3.13)

Коефіцієнт теплопередачі К у [Вт/(м² К)] можна розрахувати по рівнянню:

,                                                                                                                                                                           (3.14)

де       q – питоме теплове навантаження, Вт/м²;

q = Q/F;  і  – коефіцієнти тепловіддачі від пару, що конденсується, до стінки й від стінки до киплячого розчину відповідно, Вт/(^м∙2 К) ; - сума термічних опорів стінки забруднень і накипу , (^м∙2 К/Вт) ; - різниця температур між паром, що гріє, і стінкою з боку пару в першому корпусі, ºС;  – перепад температур на стінці, ºС;  – різниця між температурою стінки з боку розчину й температурою кипіння розчину, °С.

Порядок розрахунку коефіцієнта теплопередачі наступний. Задаємося величиною ; розраховуємо по наведеним нижче рівняннях коефіцієнти тепловіддачі  й теплові потоки .  Порівнюємо величину теплових потоків . Якщо , то задаємося іншим значенням  і знову розраховуємо  по тим же формулам.  Як правило, знову , тому щире значення теплового потоку q і різниця температур  визначаємо графічно. Для цього будуємо графік залежності  й з'єднуємо крапки ,  прямими лініями. Крапка перетинання цих ліній і визначає щиру величину q й . Потім визначають значення  й  і розраховують коефіцієнт теплопередачі K.

Коефіцієнт тепловіддачі  розраховуємо по рівнянню:

,                                                        (3.15)

де  – теплота конденсації пару, що гріє, Дж/кг; - різниця температур конденсату пару й стінки, ºС;  – відповідно щільність, кг/м³, теплопровідність Вт/(м∙ К) і в'язкість конденсату, Па∙с, при середній температурі плівки:

Приймаємо

 ºС

Значення фізичних величин конденсату беремо при t_пл = 171,5 ºС.