Расчет коэффициентов теплопередачи

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru Коэффициент теплопередачи для первого корпуса К определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru (2.17)

где α1, α2 – коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от кипящего раствора к стенке соответственно, Вт/(м2·К); δ – толщина стенки, м; λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К).

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки δстст и накипи δнн.

Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к стенке α1 равен:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru (2.18)

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

ρж 1,λж 1ж 1 – соответственно плотность (кг/м3), теплопроводность (Вт/м·К), вязкость (Па·с) конденсата при средней температуре пленки

tпл = tг1 - Dt1/2, где Dt1 – разность температур конденсации пара и стенки, град.;

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru –вязкость конденсата [1];

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru –теплопроводность;

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru –плотность;

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

Расчёт α1 ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем Δt1 = 2,0 град. Тогда:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м2; Δtст – перепад температур на стенке, град; Δt2 – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru Распределение температур в процессе теплопередачи от пара через стенку к кипящему раствору показано на рисунке.

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

Рисунок 1.1 Распределение температур в процессе теплопередачи от

пара к кипящему раствору через многослойную стенку: 1 – пар; 2

конденсат; 3 – стенка; 4 – накипь; 5 – кипящий раствор.

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

Тогда

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии естественной циркуляции раствора [6] равен:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru (2.19)

где ρж, ρП, ρ0 – соответственно плотность жидкости, пара и пара при абсолютном давлении р = 1 ат., кг/м3; σ – поверхностное натяжение, Н/м; μ – вязкость раствора, Па∙с.

Физические свойства раствора NaOH в условиях кипения приведены в таблице 2.5.

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Таблица 2.5 Физические свойства кипящих растворов NaOH

Параметр Корпус
Теплопроводность раствора λ, Вт/(м∙К) 0,616 0,627
Плотность раствора ρ, кг/м3
Теплоёмкость раствора с, Дж/(кг∙К)
Вязкость раствора μ, Па∙с 0,33∙10-3 0,56∙10-3
Поверхностное натяжение σ, Н/м 0,0619 0,0675
Теплота парообразования rв, Дж/кг 2103∙103 2148 103
Плотность пара ρп, кг/м3 3,826 0,253


Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Как видим, q ≠ q. Для второго приближения примем Δt1 = 10 град, пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры, рассчитываем α1 по соотношению:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Тогда получим

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Как видим, q ≠ q.

Для третьего приближения из графика зависимости примем Δt1 =1,94 град.

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Тогда получим

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Как видим, q ≈ q. Если расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α1 и α2 заканчивают. Находим К1:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Далее рассчитываем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2. Примем в первом приближении Δt1 = 2,0 град. Для второго корпуса:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

tст = 8786 • 2,88 • 3,3 • 10-4 = 8,35 град;

t2 = 16,7 - 2,88 - 8,35 = 5,47 град;

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

q' = 8786 • 2,88 = 25304 Вт / м2;

q'' = 4555 • 5,47 = 24916 Вт / м2.

Как видим, q ≠ q. Для второго приближения примем Δt2=40,5 град.

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru

Тогда получим: Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru ,

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Как видим, q ≈ q. Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчёт коэффициентов α1 и α2 заканчиваем и находим К2:

Расчет коэффициентов теплопередачи - student2.ru .

Наши рекомендации