4.1.5. Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора КОН в интервале изменения концентраций от 5 до 40% [б]. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии ее не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности _ст = 25,1 Вт/(мК).

4.1.6. Расчет коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

(4.13)

Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К₂. Для этого найдем:

. Как видим, ОпределимK₂:

Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса K₃:

Как видим, .НайдемK₃:

При кипении растворов в пленочных выпарных аппаратахкоэффициент теплоотдачи рекомендуется [10] определять по уравнению

(4.16)

Здесь — теплопроводность кипящего раствора, Вт/ (м К);— толщина пленки (в м), рассчитываемая по уравнению

(4.17)

где v—кинетическая вязкость раствора, м²/с; Re = 4 Г /— критерий Re для пленки жидкости; Г =G_j/ П—линейная массовая плотность орошения, кг/(мс);Gj— расход раствора, поступающего вj-й корпус, кг/с;=d_вн n= F_ср / H —смоченный периметр, м;

 — вязкость кипящего раствора, Пас;q—тепловая нагрузка, которую в расчете принимают равной₁t₁, Вт/м².

Значения коэффициентов и показателей степеней в уравнении (4.16);

при q<20 000 Вт/м²: с = 163,1,п = — 0,264; m = 0,685;

при q>20 000 Вт/м²: c=2,6, n = 0,203, m=0,322.

В аппаратах с вынесенной зоной кипения, атакже ааппаратах с принудительной циркуляциейобеспечиваются высокие скорости движения растворов 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 вычисления коэффициентов теплоотдачи со стороны жидкости используют эмпирическое уравнение [7]:

(4.18)

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

(4.19)

4.1,7. Распределение полезной разности температур

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

(4.20)

где — соответственно полезная разность температур, тепловая нагрузка, коэффициент теплопередачи дляj-го корпуса. Подставив численные значения, получим:

Проверим общую полезную разность температур установки:

Теперь рассчитаем поверхность теплопередачи выпарных аппаратов по формуле (4.1):

Найденные значения мало отличаются от ориентировочно определенной ранее поверхности Fop.Поэтому в последующих приближениях нет необходимости вносить коррективы на изменение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб). Сравнение распределенных из условий равенства поверхностей теплопередачи и предварительно рассчитанных значений полезных разностей температурt_ппредставлено ниже:

	Корпус
	1	2	3
Распределенные в 1-м приближении значения Dtп, град.	26,36	27,09	32,41
Предварительно рассчитанные значения tп, град.	13,13	19,56	53,17

Второе приближение

Как видно, полезные разности температур, рассчитанные из условия равного перепада давления в корпусах и найденные в 1-м приближении из условия равенства поверхностей теплопередачи в корпусах, существенно различаются. Поэтому необходимо заново перераспределить температуры (давления) между корпусами установки. В основу этого перераспределения температур (давлений) должны быть положены полезные разности температур, найденные из условий равенства поверхностей теплопередачи аппаратов.