5. Поверхностьтеплообмена

1. Предварительныерасчёты

Поверхность теплообмена выпарного аппарата определяем из уравнениятеплопередачи,преобразуяего[6,стр. 528,формула.7.1]:

𝑄𝑄

𝐹=

𝐾∆

Длярасчетанеобходимозадатьсяусловием,чтоF1=F2.ПримемКор=1200[Вт/(м²*К)].

Получаем:

^𝐹ор

₌ 𝑄𝑄₁

𝐾_ор∗∆₁

2934000

=

1200∗41,06

=59,5^[м^2]

У нас вертикальный выпарной аппарат с естественной циркуляцией и выноснойгреющейкамерой,покаталогу[7,стр.19]подбираемпараметрытруб.БлижайшееF=63 [м²];H=5 [м]; d=38*2[мм].

2. Уравнениетеплопередачииегорешение

СначаланайдёмзначениякоэффициентовAиB.

4

𝐴=0,943^�

𝜆³∗𝜌²∗𝑟∗𝑔

𝜇∗𝐻

Заполняемтаблицу3поданнымиз[1,стр.15,табл.1]и[1,стр.16,табл.2]находимнужныенам значения.

Таблица3.Параметрыконденсата

Параметр,ед.изм.	Температура
	𝑇1=144,8°𝐶	𝑇2=100,7°𝐶
Теплопроводность конденсата,𝜆[Вт/(м∗К)]	0,661	0,684
Плотностьконденсата,ρ [кг/м3]	922	958
Вязкостьконденсата,μ [Па∗с]	194,4∗10−6	280,2∗10−6
Теплотапарообразования,r [кДж/кг]	2130	2254

4

𝐴₁₌0,943^�

0,661³∗922²∗2130∗10³∗9,80665

194,4∗10⁻⁶∗5

=8036

4

𝐴₂₌0,943^�

0,684³∗958²∗2254∗10³∗9,80665

280,2∗10⁻⁶∗5

=7779

Расчётвеличин𝑩𝑩_{𝟎𝟎𝟎𝟎и}𝑩𝑩_{𝟎𝟎𝟎𝟎}

Этивеличинырассчитываютсяпоформулам:

1

^𝐵01^=𝐵0𝐵1^∗𝜑3,33

2

𝐵₀₂₌𝐵_0𝐵2∗𝜑^3,33

1

𝐵_0𝐵1=46∗𝑃^0,57

2

𝐵_0𝐵2=46∗𝑃^0,57

𝐵_0𝐵1=46∗1,10^0,57=48,5

𝐵_0𝐵2=46∗0,16^0,57=16,2

МолярнаямассараствораМрассчитываетсяпоследующейформуле:

1 𝛼

=

^{М М}тв

1− 𝛼

+

М_в

где Мтви Мв– молярные массы вещества и воды.Для1корпуса(приконцентрацииа₁=0,173кг/кг):

1 0,173

=

М 101,1032

1−0,173

+

18,01534

М=21,00^[кг/кмоль^]

Для2корпуса(приконцентрацииа₂=0,52кг/кг):

1 0,52

= +

М 101,1032

1− 0,52

18,01534

М₂=31,46^[кг/кмоль^]

Кинематические вязкость воды при температуре её кипения под атмосфернымдавлениемравна0,294∗10^−6м2.

с

Кинематическиевязкостирастворовν₁иν₂находимприихтемпературахкипенияпод атмосферным давлением в зависимости от концентрации по табличнымданным.

Таблица4.Расчётотносительныхкоэффициентовтеплоотдачи.

Расчётотносительныхкоэффициентовтеплоотдачи
	1корп	2корп	размерн.
M	21,00	31,46	кг/кмоль
νв(100°С)	0,294E-06	0,294E-06	м2/с
νtкип(103,7°С)/(59,6°С)	0,310E-06	0,392E-06	м2/с
P	1,00	1,00	бар
Ps	1,08	1,22	бар
φ	0,827	0,505

В1корпусеприконцентрацииа₁=17,30%температуракипенияприатмосферномдавленииравна101,4℃.СоответствующееэтойтемпературедавлениенасыщенноговодяногопараPs=1,08бар,иконстантаБабов1корпусеравна:

Откуда:

𝑃

� �

𝑃_𝑠1

1

=

1,08

=0,924

М 𝜈𝜈

0,23

_Р0,3

18,01534

0,294∗10⁻⁶

0,23

𝜑=

в_�в�

∗� � = ∗ �

� ∗0,974^0,3=0,827

1 _М1

𝜈𝜈₁

𝑃_𝑠1

21,00

0,310∗10⁻⁶

Во2корпусеприконцентрацииа₂=52,00%температуракипенияприатмосферномдавленииравна105,4℃.СоответствующееэтойтемпературедавлениенасыщенноговодяногопараPs=1,22бар,иконстантаБабово2корпусеравна:

𝑃 1

� � =

=0,822

Откуда:

𝑃_𝑠2 1,22

М 𝜈𝜈

0,23

_Р0,3

18,01534

0,294∗10⁻⁶

0,23

𝜑₂

= ^в�М₂

в_�

𝜈𝜈₂

∗� � =

𝑃_𝑠2

31,46

^∗�0,392∗10^−6�

∗0,822^0,3=0,505