Курсовая работа «Расчёт выпарного аппарата» (стр. 4 )

Первоначально принимаем

        єС.

Значения физических величин конденсата берём при tпл = 131,66 єС.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору в условиях его естественной циркуляции для пузырькового режима в вертикальных трубах равен:

       ,        (2.16)

где – плотность греющего пара в первом корпусе, – плотность пара при атмосферном давлении; – соответственно, теплопроводность, поверхностное натяжение, теплоемкость и вязкость раствора в первом корпусе.

.

Значения величин, характеризующих свойства растворов NaCl, представлены в таблице 2.5.

Таблица 2.5 – Физические свойства растворов NaCl

Параметр	Корпус
1	2	3
Плотность раствора, , кг/м3	1065	1100,5	1234,6
Вязкость раствора,	0,056	0,068	0,085
Теплопроводность раствора,	0,666	0,665	0,662
Поверхностное натяжение,	73,8	-	-
Теплоёмкость раствора,	3750,97	3521,2	2920,28

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Как видим

Проверка:

Как видим

Рассчитываем коэффициент теплопередачи К1 в первом корпусе:

Коэффициенты теплопередачи для второго корпуса К2 и третьего К3 можно рассчитывать так же, как и коэффициент К1 или с воспользоваться соотношением коэффициентов, полученных из практики ведения процессов выпаривания. Эти соотношения варьируются в широких пределах:

К1 : К2 : К3 = 1:(0,85ч0,5):(0,7ч0,3)

Для растворов щелочей и нитратов соотношение коэффициентов теплопередачи принимают по нижним пределам, а для растворов солей – по верхним.

Для раствора MgCl2 примем следующее соотношение:

К1 : К2 : К3 = 1:0,85:0,7

Тогда

При кипении раствора в пленочных выпарных аппаратах коэффициент теплоотдачи рекомендуется определять по уравнению

       ,        (2.17)

где с – коэффициент; – теплопроводность кипящего раствора, Вт/м∙К; – толщина пленки (м), определяемая по уравнению

       ,        (2.18)

где – кинематическая вязкость раствора, м2/с; – критерий Re для пленки жидкости; – линейная плотность орошения, кг/(м∙с); – расход раствора, поступающего в i-й корпус, кг/с; – смоченный периметр, м; – вязкость кипящего раствора, Па∙с; q – удельная тепловая нагрузка, которую в расчете принимают равной , Вт/м2.

Значения коэффициента с и показателей степеней в уравнении (2.17):

при q < 20000 Вт/м2: с = 163,1; n = –0,264; m = 0,685;

при q > 20000 Вт/м2: с = 2,6; n = 0,203; m = 0,322;

В аппаратах с вынесенной зоной кипения, а также в аппаратах с принудительной циркуляцией обеспечиваются высокие скорости движения раствора в трубках греющей камеры и вследствие этого – устойчивый турбулентный режим течения. Принимая во внимание, что разность температур теплоносителей (греющего пара и кипящего раствора) в выпарном аппарате невелика, для для расчета коэффициентов теплоотдачи со стороны жидкости можно использовать эмпирическое уравнение:

               (2.19)

Физические свойства растворов, входящие в критерии подобия, находят при средней температуре потока, равной

               (2.20)

2.7. Распределение полезной разности температур

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:

       ,        (2.21)

где – общая полезная разность температур выпарной установки; – отношение тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи в корпусе; i = 1,2,3 – номер корпуса.

оС;

оС;

оС;

Проверим общую полезную разность температур установки:

оС.

Поскольку рассчитаны величины тепловых нагрузок, коэффициентов теплопередачи и полезной разности температур по корпусам, следовательно, можно найти поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

;

.

Полученные значения поверхности теплопередачи сравниваем с определенной ранее ориентировочной поверхностью Fор=28.22 м2. Различие значительное. Значит, размеры выпарных аппаратов выбраны ytправильно.