Расчет коэффициентов теплопередачи

Данные для расчета коэффициента теплопередачи в аппаратах с принудительной циркуляцией.

Таблица 4

№	Наименование величины	Единицы измерения	Номер корпуса
			1	2	3
1	Температура греющего пара		113,57	102,13	72,91
2	Температура кипения р-ра	℃	105,38	80,87	63,37
3	Скрытая теплота конденсации греющего пара	Дж/кг	2223600	2250400	2323400
4	Высота труб выпарного аппарата	м	5	5	5
5	Наружный диаметр трубок аппарата	м	0,038	0,038	0,038
6	Коэффициент, характеризующий содержание воздуха в паре	-	0,65	0,65	0,65
7	Толщина стенки трубок выпарного аппарата	м	0,002	0,002	0,002
8	Теплопроводность стенки трубок		17,5	17,5	17,5
9	Толщина накипи	м	0,002	0,002	0,002
10	Теплопроводность накипи		2	2	2
11	Уточненное значение выпарной воды по корпусам	кг/с
12	Концентрации р-ра на выходе из корпуса	%	24.18	47	17,03
13	Концентрации р-ра на выходе их установки	%		47
14	Расход сокового пара из корпуса с максимальной концентрацией	кг/с
15	Условное обозначение аппарата	-	3.1	3.1	3.1
16	Скорость р-ра в трубках	м/с	3	3	3
17	Плотность р-ра	кг/	1204,086	1064,049	1115,083
18	Вязкость р-ра	Па
19	Теплоемкость р-ра	)
20	Теплопроводность р-ра	Вт/(м)

Коэффициенты теплопередачи для всех корпусов выпарки я рассчитал на ЭВМ по разработанной программе, используя данный табл.4.

Коэффициенты теплопередачи для всех корпусов

Номер корпуса	К	АЛЬФА 1	АЛЬФА 2	Т стенки	q
1 2 3	397,1866 273,7979 447,3998	7911,457 6295,75 6233,271	655,2822 420,3084 793,4331	113,1588 101,2054 72,22501	3252,959 5820,942 4268,197

Таблица 5

Уточненный расчет поверхности теплопередачи и выбор выпарных аппаратов:

Применяя основное уравнение теплопередачи к любому корпусу выпарной установки, рассчитываю для него при принятом ранее температурном режиме требуемую поверхность теплообмена

F_i=Q_i/K_i*∆t_i

где Q_i - тепловая нагрузка, Вт

∆t – полезная разность температур в i-ом корпусе, установленная на предыдущих этапах расчета, °C

K_i – коэффициенты теплопередачи, Вт/м²К

Численное значение Q_i находят по формуле

Q_i=D_ir*(J_ir-с_ikt_ik),

где D_ir и J_ir – расход (кг/с) и энтальпия (Дж/кг) греющего пара поступающего в аппарат,

с_ik и t_ik - теплоемкость (Дж/кгК) и температура (°C) конденсата

Считая, что конденсат из аппарата выводится при температуре конденсации, принимаю t_ik= t_ir

Все значения величин, входящих в формулу определены при составлении приблизительного температурного режима работы установки и при решении системы теплового баланса выпаривания

Q₁ = 2,853 * 2223.6 =6343900 к Вт

Q₂ = 2,813 * 2250.4 =6330300 кВт

Q₃ = 3.010 * 2323.4 =6993400 кВт

F₁ =6151020 /669,3141*10,616=913,3 м²

F₂ =6254927/1945,788* 11,541=878,15 м²

F₃ = 6448087/1558,662*19,841=856,4 м²

Расхождение между большей и меньшей площадью аппаратов составляет больше 10%. Поэтому требуется провести уточнение распределения полезной разности температур установки по корпусам.

∆t_i = ∆t_пол* (Q_i / K_i)/ ∑(Q_i / K_i)

∆t₁ = 8,191096°C

∆t₂ = 21,26658 °C

∆t₃ = 8,41°C

F₁ =6343900/397.1868*8.191096=1949.9 м²

F₂ =6330300/273,7979*21,26658 =1087.1 м²

F₃ =6993400 /447.3998*8,41=1908.3 м²