Расчет коэффициентов теплопередачи



Рассчитываем коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке трубы для первого корпуса установки по формуле (17)

Разность температуры конденсации греющего пара и стенки трубы со стороны греющего пара в первом приближении принята равной 2 град.Теплота конденсации греющего пара = 2086 кДж/кг (Приложение 10). Плотность , теплопроводность и взкость  конденсата греющего пара найдены с помощю приложения Приложение 12 при температуре пленки конденсата .

Тогда удельная тепловая нагрузка равна

Выбераем в качестве конструкционного материала аппарата сталь ОХ13, стойкую в среде кипящего раствора NaNO3 в интервале изменения концентраций от 5 до 30%. Коэффициент теплопроводности стал  (Приложение 3).

Суммарное термическое сопротивление стенки[9]

Перепад температур на стенке

Тогда

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору(19)

Физические параметры водного раствора NaNO3( , , , , ) взяты при температуре кипения и концентрации раствора в первом корпусе из таблицы в приложении Приложение 14. С помощью приложения Приложение 10 найдены значения , , .

Удельная тепловая нагрузка

Правильность задания  определяем по равенству  и . Так как они существенно отличаются выполним второе приближение. Для второго приближения примем  Вследствие несущественного изменения определяющих температур пара и раствора на значение коэффициента теплоотдачи окажет влияние только величина , а на значение коэффициента теплоотдачи  только значение . Это упрощает последующие расчеты. В результате получаем:

;

;

ассчитываем среднее значениеудельной тепловой нагрузки:

Коэффициент теплопередачи в первом корпусе равен

Используя указанное в задании соотношение коэффициентов теплопередачи по корпусам ( ), рассчитываем коэффициенты теплопередачи для второго и третьего корпусов:

Распределение суммарной полезной разности температур

Распределение осуществляем исходя из условия равенства поверхностей теплопередачи корпусов(24):

Для первого корпуса

Для второго корпуса

Для третьего корпуса

Проверяем суммарную полезную разность температур

Вычисляем поверхности теплопередачи корпусов:

Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности. Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов.

Сравниваем распределенные из условия равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанные значения полезных разностей температур в корпусах:

 

Корпус

1 2 3
Значения , полученные в первом приближении, град. 22,8 23,6 30,0
Значения , предварительно рассчитанные, град. 11,8 18,0 46,6

 

Полезные разности температур существенно отличаются. Поэтому необходимо сделать дополнительный расчет, в начале которого заново перераспределить температуры и давления паров и растворов между корпусами с учетом полученных в первом приближении полезных разностей температур.

Второе приближение

Перераспределяем температуры и давления паров и растворов, принимая во втором приближении значения депрессий , равными полученным в первом приближении. Результаты перераспределения представлены в таблице Таблица 3.2.

Таблица 3.2 – Параметры растворов и паров после перераспределения температуры

Параметры

Корпус

1 2 3
Производительность по испаряемой воде , кг/с 1,307 1,378 1,475
Концентрация раствора , % 6,7 10,6 30
Температура греющего пара , 158,9 133,3 105,6
Полезная разность температур , град. 22,8 23,6 30,0
Температура кипения раствора , 136,1 109,7 75,6
Сумма депрессий температуры , град. 1.8 3,1 14,5
Температура вторичного пара , 134,3 106,6 61.1

 

Рассчитываем тепловые нагрузки (в кВт). Для этого по температурам вторичных паров находим их энтальпии (Приложение 10), а также определяем температуру раствора, поступающего в первый корпус.

, , ,

Расчет коэффициентов теплопередачи приводит к следующим результатам:

, ,

Распределяем полезные разности температур

Сравниваем полезные разности температур, полученные в первом и втором приближениях:

 

Корпус

1 2 3
Значения , полученные в первом приближении, град. 22,8 23,6 30,0
Значения , полученные во втором приближении, град. 18,5 26,0 31,9

 

Отличия полезных разностей температур превышают 5%. Требуется еще один расчет.

Третье приближение.

Перераспределяем температуры и давления паров и растворов (таблица Таблица 3.3):

Таблица 3.3 – Параметры растворов и паров после перераспределения температуры в третьем приближении

Параметры

Корпус

1 2 3
Производительность по испаряемой воде , кг/с 1,307 1,378 1,475
Концентрация раствора , % 6,7 10,6 30
Температура греющего пара , 158,9 137,6 107,5
Полезная разность температур , град. 18,5 26,0 31,9
Температура кипения раствора , 140,4 111,6 75,6
Сумма депрессий температуры , град. 1.8 3,1 14,5
Температура вторичного пара , 138,6 108,5 61.1

 

Энтальпии вторичных паров и начальная температура раствора:

, , ,

Тепловые нагрузки корпусов (кВт):

Коэффициенты теплопередачи по корпусам:

, ,

Полезные разности температур:

Сравниваем полезные разности температур, полученные во втором и третьем приближениях

 

Корпус

1 2 3
Значения , полученные во втором приближении, град. 18,5 26,0 31,9
Значения , полученные в третьем приближении, град 18,9 25,1 32,4

 

Различия в полезных разностях температур не превышают 5%.

Рассчитываем значения площади поверхности теплопередачи выпарных аппаратов:

Выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками (Приложение 1):

поверхность теплопередачи , длина труб ,размер труб

,диаметр греющей камеры , диаметр сепаратора

, диаметр циркуляционной трубы , высота аппарата

.

Таблица 3.4 – Окончательные параметры растворов и паров

Параметры

Корпус

1 2 3
Производительность по испаряемой воде , кг/с 1,307 1,378 1,475
Концентрация раствора , % 6,7 10,6 30
Температура греющего пара , 158,9 137,2 108,0
Полезная разность температур , град. 18,9 25,1 32,4
Температура кипения раствора , 140,0 112,1 75,6
Сумма депрессий температуры , град. 1.8 3,1 14,5
Температура вторичного пара , 138,2 109,0 61.1
Давление вторичного пара , МПа 0,343 0,138 0,0209

 


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 910; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!