3.5 Ориентировочный расчет подогревателя исходного раствора.

Раствор в подогревателе нагревается от начальной температуры до температуры, при которой поступает в выпарной аппарат В качестве греющего агента применяется первичный греющий пар с температурой.

Вычислим среднюю разность температур по следующей формуле (31):

Средняя температура нагревающегося раствора по следующей формуле (32):

Найдем удельную теплоемкость раствора по (13) при и:

Определим тепловую нагрузку аппарата по следующей формуле (33):

Выберем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее теплообмену от конденсирующегося пара к водному раствору, .

Найдем площадь поверхности теплообмена подогревателя по следующей формле (34):

Возьмём следующий кожухотрубчатый теплообменник:

Двухходовой с диаметром кожуха 400 мм, диаметром труб 25×2 мм, числом труб 100, поверхностью теплообмена F=31м² и длиной труб 4 м - ГОСТ 15122-79

Рассчитаем требуемый расход греющего пара для подогревателя по (35) на основе теплового баланса:

(35)

4.6 Подробный расчет подогревателя.

Выбираем конструкционный материал, стойкий в среде кипящего раствора Na₂CO₃ в интервале изменения концентраций от 6 до 23%. В этих условиях химически стойкой является сталь марки Х17. Скорость коррозии ее менее 0.1 мм/год, коэффициент теплопроводностиλ_ст=25.1 Вт/(м∙К).Определим суммарное термическое сопротивление. Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки и накипи.

м²∙К/Вт

Параметры аппарата

тип аппарата: кожухотрубчатый

расположение аппарата: горизонтальное

расположение труб: шахматное

Смешанный ток

Число труб 100

Число ходов 2

Число перегородок 19

Число рядов труб 10

Число последовательно соединенных аппаратов 1

Внутренний диаметр обечайки, 0,400

Диаметр теплообменных труб, м 0,025

Толщина стенок теплообменных труб, м 0,0020

Длина труб, м 4

Проходное сечение трубного пространства, кв.м 0,017

Проходное сечение межтрубного пространства, кв.м 0,025

Теплопроводность материала труб, Вт/м/К 46,5

Суммарное термическое сопротивление

загрязнений труб , кв.м*К/Вт 0,0005797

Параметры теплоносителей

тепловой процесс Конденсация нагревание

агрегатное состояние пар жидкость

Подача потока: в межтр.пр-во в трубное пр-во

Расход, кг/с 0,377 2,86

Начальная температура 118,55 20,00

Температуры определения параметров: 20,00 40,00 10,00 40,00

Плотность, кг/куб.м 998,00 992,00 999,02 991,84

Вязкость, мПа*с 1,004 0,653 1,302 0,653

Теплоемкость, Дж/(кг*К) 4192 4192

Теплопроводность, Вт/(м*К) 0,599 0,634 0,574 0,618

Удельная теплота парообр., КДж/кг 2460,00 2460,00

Результаты расчета:

Средняя температура 118,55 68,39

Определяющая температура 118,55 80,13

Температура стенки 116,12 91,87

Конечная температура 97,546

Плотность, кг/куб.м 968,78 982,32

Вязкость, мПа*с 0,184 0,312

Теплоемкость, Дж/(кг*К) 4192

Теплопроводность, Вт/м/К 0,771 0,677

Удельная теплота парообр., КДж/кг 2460,00

Re 11336,62

Pr 1,93

Pr st 1,56

Gr -6816957,30

Pe 21880,80

Nu 51,46

alpha, Вт/кв.м/К 16056,78 1658,70

K , Вт/кв.м/К 776,48

Q , КВт 1125,80

Средняя разность температур 50,16

Поверхность 28,90

гидравлическое сопротивление, Па 4192