Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора CaCl2 в интервале изменения концентраций от 3 до 40% [6]. В этих условиях химически стойкой является сталь марки X17, имеющая скорость коррозии менее 0,1 мм в год, коэффициент теплопроводности СТ = 25,1 Вт/м. К.

Расчёт коэффициентов теплопередачи

Расчёт коэффициента теплопередачи в первом корпусе.

. (1.14).

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара 1 к стенке [1] равен.

(1.15).

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

Ж1, Ж, Ж плотность (кг/м2), теплопроводность (Вт/м.К), вязкость (Паc) конденсата при средней температуре плёнки, соответственно,.

tПЛ = tГ1 — t½,.

t1 — разность температур конденсации пара и стенки, град.

Расчёт 1 ведут методом последовательных приближений.

1-ое приближение.

Примем — t1 = 2,00 C, тогда.

tПЛ = tГ1 — t½=174−1=173 С Ж1=843 кг/м3.

Ж=0,77 Вт/м.К Ж=0,123 Па c.

r=2 065 000 Дж/кг Проверяем правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо.

(1.16).

где.

q — удельная тепловая нагрузка, Вт/м2;

tСТ — перепад температур на стенке, град;

t2 — разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, град.

tСТ = 1. t1. / = 10 420. 2. 2,87. 10−4 = 5,98 OC.

Тогда.

t2 = tП1 — tСТ — t1 = 13,7 -5,98 -2,0 = 5,72 OC.

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

q1 = 1. t1 = 10 422. 2 = 20 844 Вт/м2;

q2 = 2. t2 = 2505. 5,72 = 14 325 Вт/м2;

Таблица 2. Физические свойства кипящих растворов и паров по корпусам.

2-ое приближение.

Примем — t1 = 3,00 C, тогда.

tПЛ = tГ1 — t½=174−3=171С.

tСТ = 9417. 3. 0,287. 10−3 = 8,1 OC.

t2 = 13,7−8,1 -3= 2,59OC.

q1 = 9417. 3 = 28 252 Вт/м2;

q2 = 3007. 2,59= 7793,7 Вт/м2;

3-ье приближение.

Примем — t1 = 1,50 C, тогда.

tПЛ = tГ1 — t½=174−1,5=1725С.

tСТ = 11 199. 1,5. 0,287. 10−3 = 4,8 OC.

t2 = 13,7−4,8 -1,5= 7,38OC.

q1 = 11 199. 1,5 = 16 798 Вт/м2;

q2 = 2201. 7,38= 16 243,6 Вт/м2;

4-ое приближение.

Примем — t1 = 1,45 0C, тогда.

tСТ = 11 296. 1,45. 0,287. 10−3 = 4,7 OC.

t2 = 13,7−1,45 -4,7 = 7,55OC.

q1 = 11 296. 1,45 = 16 370 Вт/м2;

q2 = 2167,56. 7,55= 16 370 Вт/м2;

Если расхождение тепловых нагрузок не превышает 3%, то на этом расчёт коэффициентов 1 и 2 заканчивают.

Расчёт коэффициента теплопередачи во 2-ом корпусе.

Аналогично расчету для первого корпуса.

tСТ = 8417. 3,3 .0,287. 10−3 = 7,97 OC.

t2 = 21,14 -3,3 -7,97 = 9,87 OC.

q1 = 8417. 3,3 = 27 776 Вт/м2;

q2 = 1975. 9,87= 19 491 Вт/м2;

Примем — t1 = 2,5 0C, тогда.

tСТ = 9022. 2,5. 0,287. 10−3 = 6,47 OC.

t2 = 21,14−2,5 -6,47 = 12,17 OC.

q1 = 9022. 2,5 = 22 554,9 Вт/м2;

q2 = 1743,2. 12,16= 21 209 Вт/м2;

Примем — t1 = 2,33 0C, тогда.

tСТ = 9182. 2,33. 0,287. 10−3 = 6,14 OC.

t2 = 21,14−2,33 -6,14=12,67 OC.

q1 = 9182. 2,33 = 21 394,5 Вт/м2;

q2 = 1689. 12,67= 21 397 Вт/м2;

Расчёт коэффициента теплопередачи в 3-ьем корпусе.

Расчеты для третьего корпуса аналогичны как для первых двух поэтому запишем только окончательный вариант.

tСТ = 11 314. 2,4 .0,287. 10−3 = 7,7 OC.

t2 = 52,28 -7,7 -3,4 = 42 OC.

q1 = 11 314. 2,4 = 26 837,7 Вт/м2;

q2 = 635. 42,2 = 26 835 Вт/м2;