Розрахунок і проектування трьохкорпусної випарної установки безперервної дії для концентрації розчину хлористого натрію, страница 4

Визначимо теплові навантаження, кВт:

Q₁ = D∙2139,1 = 0,294∙2139,1=628,9

Q₂ = W₁∙2178,9 = 0,28∙2178,9=610,1

Q₃ = W₂∙2249,2 = 0,30∙2249,2=674,8

Отримані дані зводимо в табл.2.4.

Таблиця 2.4 – Параметри розчинів і пари по корпусах

2.5 Вибір конструкційного матеріалу

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

2.6 Розрахунок коефіцієнтів теплопередачі

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

                                (2.13)

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

,                                                     (2.14)

де q – питоме теплове навантаження, Вт/м²; q = Q/F;  и  – коефіцієнти тепловіддачі від пари, що конденсується, до стінки і від стінки до киплячого розчину відповідно Вт/(м²∙К);  – сума термічних опорів стінки забруднень і накипу, (м²∙К/Вт);  – різниця температур між гріючою парою і стінкою з боку пари в першому корпусі, ºС;  – перепад температур на стінці, ºС;  – різниця між температурою стінки з боку розчину і температурою кипіння розчину °С.

Порядок розрахунку коефіцієнта теплопередачі наступний. Задаємося величиною ; розраховуємо по приведених нижче рівняннях коефіцієнти тепловіддачі  і теплові потоки .  Порівнюємо величину теплових потоків . Якщо , то задаємося іншим значенням  і знову розраховуємо  по тих же формулах.  Як правило, знову , тому дійсне значення теплового потоку q і різниця температур  визначаємо графічно. Для цього будуємо графік залежності  и сполучаємо крапки ,  прямими лініями (мал. 2.1).  Точка пересічення цих ліній і визначає дійсну величину q и . Потім визначають значення  и  і розраховують коефіцієнт теплопередачі K.

Коефіцієнт тепловіддачі  розраховуємо по рівнянню:

,                                                          (2.15)

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

Спочатку приймаємо

 ºС.

Значення фізичних величин конденсату беремо при t_пл = 142,85 ºС.

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

,                        (2.16)

де  – щільність гріючої пари в першому корпусі   – щільність пари при атмосферному тиску;  – відповідно, теплопровідність, поверхневе натягнення, теплоємність і в'язкість розчину в першому корпусі.

Значення величин, що характеризують властивості розчинів NaCl, представлені в таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 – Фізичні властивості розчинів NaCl