Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора KOH в интервале изменения концентраций от 8 до 40%. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии ее не менее 0,1 мм/год, коэффициент теплопроводности л_ст = 25,1 Вт/(м • К).

Расчет коэффициентов теплопередачи

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

. (1.5).

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки ?д_ст/л_cт и накипи д_н/л_н. термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

?д/л = 0,002/25,1 + 0,0005/2 = 2,87 • 10^-4 м² • К/Вт.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке б₁ равен [1]:

(1.6).

где r₁ — теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

с_ж1, л_ж1, м_ж1 — соответсвенно плотность (кг/м³), теплопроводность (Вт/(м • К)), вязкость (Па • с) конденсата при средней температуре пленки t_пл = t_г1 — Дt₁/2, где Дt₁ — разность температур конденсации пара и стенки.

Расчет б₁ ведут методом последовательных приближений. Примем Дt₁ = 10 град. Тогда

Вт/(м² • К).

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение.

q = б₁ • Дt₁ = Дt_ст/(?д/л) = б₂ • Дt₂,.

где q — удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

Дt_ст — перепад температур на стенке, град.;

Дt₂ — разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

Отсюда.

Дt_ст = б₁ • Дt₁ • ?д/л = град.

Тогда.

Дt₂ = Дt_п1 — Дt_ст — Дt = 9,2 град.

Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии естественной циркуляции раствора [7] равен.

. (1.7)

Подставив численные значения, получим:

Физические свойства кипящих растворов КОН и их паров приведены ниже:

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

q' = б₁ • Дt₁ = Вт/м²

q'' = б₂ • Дt₂ = Вт/м²

Как видим, q' = q''.

Т.к. расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 3%, находим коэффициент К₁:

Далее рассчитаем коэффициент теплопередачи для второго и третьего корпусов.

K1:k2:k3=1:0,58:0,34.

Отсюда К2=К1*0,58=1694*0,58=982,52.

К3=К2*0,34/0,58=576.