Фгбоу впо сибирский государственный технологический университет

• Название: Фгбоу впо сибирский государственный технологический университет
• Дата: 18.06.2021
• Размер: 437.5 Kb.
• Имя файла: kursovoy_pakht_Yana.doc
• Тип: Реферат; #218841
• страница: 3 из 5

2.4 Выбор конструкционного материала

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде КCI в интервале изменения концентраций от 8 до 30 %. В этих условиях химически стойкий является сталь марки Х17; ее теплопроводность _ст = 25,1 Вт/(Вт^.м) [2].

2.5 Определение коэффициентов теплопередачи

Коэффициент теплопередачи, К₁, Вт/м^2.К, для первого корпуса определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:
К₁ = ,  27
где α₁ – коэффициент теплоотдачи от пара к стенке, Вт/м^2. К;

α₂ - коэффициент теплоотдачи от стенки к раствору, Вт/м^2. К;

∑/ - суммарное термическое сопротивление, м^2. К/Вт.
Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки _ст/_ст и накипи_н/_н. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем.

Принимая для всех корпусов толщину слоя накипи_н = 0,2 мм, _н = 2 Вт/(м^.К), получаем
= = 2,87^.10^-4 Вт/ м^2.К.
Коэффициент теплоотдачи, ₁, Вт/м^2.К, от конденсирующего пара к стенкиопределяем по формуле:
₁ = ,   28


где r₁ – теплота конденсации греющего пара, Дж/кг, таблица LVII, [1];

р_ж1 - – плотность, кг/м³;

_ж1 - теплопроводность, Вт/(м^.К);

 _ж - вязкость конденсата, Па^.с.
Расчет ₁ ведем методом последовательных приближений. В первом приближении примем t₁ = 1,0 град. Тогда t_пл = 137,9 – 1/2 = 136,9; р_ж1 = 1010 кг/м³, рисунок 6, [2];_ж1 = 0,60476 Вт/(м^.К) рисунок 32, [2];  _ж = 0,6928^.10^-3 Па^.с. Подставив значения в формулу (12), получаем
₁ = = 9360,13 Вт/м^2.К.
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение
q =₁^.t₁= =₂^.t₂, (29)
где q – удельная тепловая нагрузки, Вт/м²;

t_ст – перепад температур на стенке, град;

t₂ – разность между температурой стенки со стороны раствора и

температурой кипения раствора, град.
Отсюда

t_ст =₁^.t₁ = 9360,13^. 2 ^. 2,87^.10^-4 = 5,37 ⁰С.
Тогда t₂ =t_пол1 - t_ст - t₁ = 10,29 – 5,37 – 2 = 2,92 ⁰С.
Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору, ₂ , Вт/м^2.К, для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии естественной циркуляции раствора равен:
₂ = Aq^0.6 = 780q^0.6 , (30)
Все физические свойства кипящего раствора КОН и паров приведены в таблице 5.
Таблица 5 – Физические свойства кипящих растворов КОН и их паров.

Параметр	Корпус
	1	2
Теплопроводность раствора , Вт/(м.К)	0,57	0,59
Плотность раствора р, кг\м3	1102	1260
Теплоемкость раствора с, Дж/(кгК)	3675	2934
Вязкость раствора 1, Па.с	0,15.10-3	0,91.10-3
Поверхностное натяжение , Н/м	0,065	0,069
Теплота парообразования rв, Дж/кг	2240.103	2315.103
Плотность пара рп, кг/м3	1,187	0,6865

Подставляем значения в формулу (30), получаем
₂ =780q^{0.6 ;}
₂ =13,59(₁ t₁) = 13,59^.(9360,13^.2)^0,6 = 4937 Вт/м^2.К.
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок

q₁ =₁ t₁= 9360^.2 = 18720 Вт/м²,

q₂ =₂ t₂= 4973^.2,92 = 14521 Вт/м².
Как видим, q₁ ≠ q₂.
Для второго приближения примем t₁ = 3,0 град.
Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 3 град, рассчитаем ₁ по соотношению
₁ = 9350 = 8457 Вт/м^2.К.
Получим

t_ст = 8449^.3^.2,87^.10^-4 = 7,2 ⁰С;

t₂ = 10,3 – 7,2 – 3 = 0,1 ⁰С.
Затем определяем ₂
₂ = 13,59(8457^.3)^0,6 = 5968 Вт/м^2.К.
Проверим правильность второго приближения по равенству удельных тепловых нагрузок
q₁ = 8457^.3 = 25371 Вт/м² ,

q₂ = 5968^.0,1 = 596,8 Вт/м².
Очевидно, что q₁ ≠ q₂.
Для расчета в третьем приближении строим графическую зависимость удельной тепловой нагрузки q от разности температур между паром и стенкой в первом корпусе и определяем t₁ = 1,75 град.

Рисунок 2 – зависимостьq от t₁
Подставим значение t₁ =1,75 ⁰С в соотношение и определим ₁
₁ = 9360 = 9678 Вт/(м^2.К).

Получим
t_ст = 9678^.1,75^.2,87^.10^-4 = 4,86 ⁰С;
t₂ = 10,29 – 4,86 – 1,75= 3,68 ⁰С.
Затем определяем ₂, Вт/(м^2.К)
₂ = 13,59(9678^.1,75)^0,6 = 4683 Вт/м^2.К.
Проверим правильность третьего приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:
q₁ = 9678^.1,75 = 16945 Вт/м²;
q₂ = 4683^.3,68 = 17233 Вт/м².
Как видим, q₁ = q₂. Расхождение между нагрузками составляет 1,7% (что не превышает 5 %), расчет коэффициентов на этом заканчиваем.
По формуле (27), находим К₁
К₁ = = 1704 Вт/(м^2.К).
Далее рассчитываем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К₂. Для этого принимаем: р_ж2 = 958 кг/м³, с. 186 [2];_ж1 = 0,675 Вт/(м^.К);  _ж = 0,22^.10^-3 Па^.с; r₂ – 2249^.10³ Дж/кг, таблица LVII, [1].
Подставив значения в формулу (28), получаем

₁ = 2,04 = 8782 Вт/м^2.К.
Получим t

t_ст =₁^.t₁ ^. = 8782^. 2,1 ^. 2,87^.10^-4 = 5,29⁰С ;

t₂ =t_пол1 - t_ст - t₁ = 13,35 – 2,1 – 5,29 = 5,96 ⁰С.
Затем определяем ₂
₂ = 8,6(8782^.2,1)^0,6 = 3119 Вт/м^2.К.
Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок, Вт/м²:
q₁ =8782^.2,1 = 18442 Вт/м;
q₂ = 3119^.5,96 = 18588 Вт/м.
Как видим, q₁ = q₂.
По формуле (27) находим К₂
К₂ = = 1682 Вт/(м^2.К).