Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплоотдачи , , от конденсирующегося пара к стенке определяется по следующей формуле:

, (30)

где – расчетный коэффициент, определяемый по температуре первичного пара из графика (приложение А);

q – плотность теплового потока, Вт/ м² ;

l – длина трубки, м.

Коэффициент теплоотдачи , , от стенки к кипящему раствору:

, (31)

– расчетный коэффициент, зависящий от температуры кипения и концентрации раствора. Коэффициент для растворов солей и щелочей определяется по графику (приложение Б).

Коэффициент теплопередачи К, :

, (32)

Термическое сопротивление загрязненной стенки , м² град/Вт:

, (33)

где – толщина соответственно металлической стенки трубки и слоя загрязнения, м; - принимается 0,5¸1,5, мм;

– теплопроводность соответственно металлической стенки трубки и слоя загрязнения, Вт/м² град; - принимается из таблиц для накипи.

q

Рисунок 1 – Нагрузочные характеристики корпусов выпарной установки

Ввиду того, что плотность теплового потока неизвестна, задаются для каждого корпуса несколькими значениями q (порядка 10000¸30000, Вт/м²), вычисляют , , К и определяют температурный напор Dt, град, по формуле:

, (34)

Строится нагрузочная характеристика, представляющая зависимость q = f(Dt). По известной величине полезной разности температур для данного корпуса находятся значения тепловых потоков (рисунок 1) и определяются коэффициенты теплопередачи:

; ; . (35)

Определение площади поверхности нагрева

Поверхность теплопередачи каждого корпуса выпарной установки определяют по основному уравнению теплопередачи:

. (36)

По приложению Д выбирают выпарной аппарат.

Конструктивный расчет выпарного аппарата

Греющая камера

Число труб греющей камеры n определяют из уравнения:

(37)

,

где: F – поверхность нагрева, м²;

l – длина кипятильных труб, м;

d_P - расчетный диаметр трубы, м. В качестве расчетного диаметра принимают:

при

при

при

d_B и d_H – внутренний и наружный диаметр труб, м.

Располагая трубы по сторонам правильного шестиугольника, выбирают ближайшее число труб n и l уточняют по уравнению (10).

Соотношение площадей сечения циркуляционной трубы и труб греющей камеры должно быть:

для аппаратов с центральной циркуляционной трубой

для аппаратов с наружной циркуляционной трубой и с выносной греющей камерой

для аппаратов с подвесной греющей камерой .

Тогда диаметр циркуляционной трубы , м, определится из уравнения:

. (38)

Диаметр корпуса аппарата D, м, находится по уравнению:

(39)

,

где: - шаг расположения трубок, м;

– коэффициент использования трубной доски, принимают

.

В аппаратах с подвесной греющей камерой из центра пучка труб удаляется часть труб для размещения в этом месте трубы, подводящей греющий пар.

(40)

Диаметр греющей камеры D_K , м, определяется по уравнению:

,

где: – число труб по диагонали шестиугольника;

– шаг разбивки труб, м.

(41)

В аппаратах с подвесной греющей камерой циркуляция раствора происходит в кольцевом пространстве, образованном подвесной камерой и корпусом аппарата. Диаметр корпуса аппарата D_KA , м определяется по формуле:

Диаметры циркуляционных труб, обечаек греющих камер, корпусов и сепараторов должны выбираться из ряда: 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1400, 1600, 2000 мм [3].