Расчет коэффициентов теплопередачи
Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:
.
Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому coпротивлению стенки δст/λст и накипи δн/λн. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:
( ).
Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке α1 находится по уравнению (3.16):
где r1—теплота конденсации греющего пара, Дж/кг; ρж1, λж1, μж1 —соответственно плотность (кг/м3), теплопроводность (Вт/(м·К)), вязкость (Па с) конденсата при средней температуре пленки tпл=tг1-Δt1/2, где Δt1— разность температур конденсации пара и стенки, град.
Расчет α1, ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем разность температур конденсации пара и стенки Δ 1 =2,0 оС. Тогда
Из уравнения (3.22) находится перепад температур на стенке:
Δtст= α1 Δ ∑δ/λ=10500 оС.
И разность температур конденсации пара и стенки со стороны раствора и его температурой кипения Δ :
Δ 2= Δt1- Δtст - Δ 1=13,13-6,03-2=5,1 оС.
Распределение температур в процессе теплопередачи от пара через стенку к кипящему раствору показано на рис. 4.4.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору α2, для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии естественной циркуляции раствора находиться по уравнению (3.17):
Физические свойства кипящих растворов КОН и их паров из табл.4.2 приведены (табл. П1, П2, П27-П30):
Таблица 4.2
Параметр | Корпус | ||
Теплопроводность раствора λ, Вт/ | 0,61 | 0,62 | 0,69 |
Плотность раствора ρ, кг/м3 | |||
Теплоемкость раствора с, Дж/ | |||
Вязкость раствора μ, | 0,1 | 0,29 | 0,7 |
Поверхностное натяжение σ, Н/м | 0,058 | 0,066 | 0,099 |
Теплота парообразования rв, Дж/кг | 2068 | 2148 | 2372 |
Плотность пара ρн, кг/м3 | 3,75 | 2,0 | 0,098 |
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
= α1 Δ 1=10500 = 21000 Вт/м2;
= α2 Δ 2=7355 = 37510 Вт/м2.
Как видим, .
Для второго приближения примем Δ 1 = 3,0 оС.
Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 1,0 оС, рассчитаем α1 по соотношению:
Вт/(м2·К)
Получим:
оС;
Δt2=13,13-3-8,18=1,95 оС;
Вт/(м2·К);
=9500 = 28500 Вт/м2; =8834 = 17220 Вт/м2.
Очевидно, что .
Рис. 4.4. Распределение температур в процессе теплопередачи от пара к кипящему раствору через многослойную стенку: 1 - пар; 2 - конденсат; 3 – стенка; 4 – накипь; 5 – кипящий раствор
Рис. 4.5. Зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур Δ
Для расчета в третьем приближении строим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе (рис. 4.3) и определяем Δ 1=2,6 оС. Получим:
Вт/(м2·К);
оС;
кип =13,13-2,6-7,34=3,19 оС;
Вт/(м2·К);
=9833 = 25570 Вт/м2; =8276 = 2640Вт/м2.
Как видим, .
Если расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3 %, расчет коэффициентов α1 и α2 на этом заканчивают. Находим К1, :
=1/(1/9833+2,87 +1/8276)=1963 .
Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К2 , . Для этого найдем:
;
оС;
кип =19,56-4,1-10,16=5,3 оС;
= 8633 = 35395 Вт/м2;
= 6848 = 36294 Вт/м2.
Как видим, .Определим К2:
.
Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К3, найдем:
;
оС;
Δt2 = 53,17-16,0-26,3=10,87 оС;
=5722 = 91550 Вт/м2; = 8317 = 90410 Вт/м2.
Как видим, . Найдем К3:
.
Дата добавления: 2016-05-28; просмотров: 4710;