Выбор конструктивного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора NaCl в интервале изменения концентраций от 6 до 26%. В этих условиях химически стойкой является сталь марки XI7. Скорость коррозии ее менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности л_ст = 25,1 Вт/(м · К).

Расчёт коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи для первого корпуса K₁ определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

(13).

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

(м² · К)/Вт Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к стенке равен:

(14).

Расчет б₁ ведут методом последовательных приближений.

В первом приближении примем ?t₁ = 2,0 град.

Тогда.

= Вт/(м²· К),.

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение.

Распределение температур в процессе теплопередачи от пара через стенку к кипящему раствору показано на рисунке.

Рисунок 15 Распределение температур в процессе теплопередачи от пара к кипящему раствору через многослойную стенку: 1 — пар; 2 — конденсат; 3 — стенка; 4 — накипь; 5 — кипящий раствор.

град Тогда.

град Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии естественной циркуляции раствора равен:

(15).

Вт/(м²· К) Физические свойства раствора NaCl в условиях кипения приведены в таблице 5.

Таблица 5.

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Вт/м²

Вт/м²

Как видим,.

Для второго приближения примем ?t₁ = 4,0 град.

Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 1,0 град, рассчитываем б₁ по соотношению:

Вт/(м²•К) Тогда получим:

град.

град.

Вт/(м²•К) Вт/м²

Вт/м²

Очевидно, что .

Для расчета в третьем приближении строим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе и определяем = 2,7 град.

Отсюда получим:

Вт/(м²•К).

град.

град.

Вт/(м²•К) Вт/м²

Вт/м²

Как видим, .

Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчет коэффициентов б₁ и б₂ закончим.

Находим К₁:

Вт/(м²•К) Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К₂.

В первом приближении примем ?t₁ =5,0 град.

Вт/(м²•К) град.

град.

Вт/(м²· К) Вт/м²

Вт/м²

Как видим,.

Для второго приближения примем ?t₁ = 7,0 град.

Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 2,0 град, рассчитываем б₁ по соотношению:

Вт/(м²•К) Тогда получим:

град.

град.

Вт/(м²•К) Вт/м²

Вт/м²

Очевидно, что .

Для расчета в третьем приближении строим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе и определяем = 5,42 град.

Отсюда получим:

Вт/(м²•К).

град.

град.

Вт/(м²•К) Вт/м²

Вт/м²

Как видим, .

Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчет коэффициентов б₁ и б₂ закончим.

Находим К₂:

Вт/(м²•К) Рассчитаем теперь коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К₃

В первом приближении примем ?t₁ =16,0 град.

Вт/(м²•К) град.

град.

Вт/(м²· К) Вт/м²

Вт/м²

Как видим,.

Для второго приближения примем ?t₁ = 25,0 град.

Вт/(м²•К).

град.

град.

Вт/(м²•К) Вт/м²

Вт/м²

Как видим,.

Для расчета в третьем приближении строим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе и определяем = 23,5 град.

Вт/(м²•К).

град.

град.

Вт/(м²•К) Вт/м²

Вт/м²

Как видим, .

62 090· 100/63 650=97,5%.

Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, на этом расчет коэффициентов б₁ и б₂ закончим.

Найдем K₃.

Вт/(м²•К).