8.6. Расчет подогревателя

Средняя температура раствора:

t₂ = 0,5×(20+146,06) = 83,03⁰С.

Физико-химические характеристики раствора NaОН (при 83,03⁰С) [11]

Таблица 16

ρ, кг/м3	µ2, Па*с	λ, Вт/м×К	С2, Дж/кг×К
1368	0,81×10-3	0,732	3527

159,6 – 159,6

20 – 146,06

∆t_б =139,6⁰С; ∆t_м =13,54⁰С

(67)

⁰С

Тепловая нагрузка аппарата:

Q = G₂×C₂×(t_2к – t_2н), (68)

где

G_{2 –} расход раствора, кг/с;

t_{2к ,} t_2н – температура раствора конечная и начальная соответственно, ⁰С;

C₂ – теплоемкость раствора, Дж/кг×К [11].;

Q = 13,89×3527×(146,06-20)=6175683,2 Вт

Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:

G₁ = Q/ r_грп, (69)

где

r = 2138×10³ Дж/кг - удельная теплота конденсации водяного пара [5].

кг/с

Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена.

Выбраем значение коэффициента теплопередачи К_min = 300 Вт/м²К.

(70)

м²

Ориентировочно по ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15122-79 выбираем теплообменник [1]:

Таблица 17

Поверхность теплообмена м2	Диаметр кожуха, мм	Диаметр труб, мм	Длина труб, м	Число ходов	Площадь сечения одного хода по трубам, м2
393	1000	20х2	6	6	0,034

Скорость раствора:

ω₂ = G_н/ ρ ₂×S_сеч , (71)

ω ₂ = м/с

(72)

Режим течения турбулентный [5].

Воспользуемся номограммой, полагая .

Значение критерия Pr для воды: Pr=1,85.

По номограмме находим Nu=22,3 [5].

, (73)

где Вт/м×К – коэффициент теплопроводности воды [5].

Вт /м²×К

Коэффициент теплоотдачи для раствора:

, (74)

Вт /м²×К

Примем тепловую проводимость загрязнений со стороны греющего пара

1/r_загр.1 ~ 5800 Вт/м₂×К, со стороны раствора 1/r_загр.2 ~ 5800 Вт/м²×К [5]

Коэффициент теплопроводности стали λ_ст = 46,5 Вт/м×К

Вт/м²×К

Коэффициент теплопередачи:

(75)

Расчетная площадь поверхности теплообмена:

(76)

м²

По ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15122-79 выбираем кожухотрубчатый теплообменный аппарат [1]:

Таблица 18

Поверхность теплообмена м2	Диаметр кожуха, мм	Диаметр труб, мм	Длина труб, м	Число ходов	Площадь сечения одного хода по трубам, м2
214	1000	20х2	3	2	0,114

Кожухотрубчатые теплообменники достаточно просты в изготовлении, отличаются возможностью развивать большую поверхность теплообмена в одном аппарате, надежны в работе.

В химической технологии нагревание используют в основном для ускорения массообменных и химических процессов [6].