Расчёт испарителя

1 2 3

В качестве теплоносителя используем раствор CaCl₂.

3.2.1 Температура замерзания рассола, ⁰С:

t_зам= t₀-(5-10),

t_зам=-17-8,7= -25.7 ⁰С.

4.2.2 Требуемая концентрация рассола при t_зам-25.7 ⁰С,%:

ξ=23.8%.

4.2.3 Теплофизические свойства рассола с ξ=23.8% при t_sср=-10 ⁰С:

c_s=2.91 кДж/кг- удельная теплоемкость;

λ_s=0.523 Вт/м К- коэффициент теплопроводности;

μ_s=5.92 *10^-3 Па*с- коэффициент динамической вязкости;

ν_s=4.87 *10^-6 м²/с- коэффициент кинематической вязкости;

Pr=33 –критерий Прандтля;

ρ_s=1230.8 кг/м³-плотность.

4.2.4 Массовый расход рассола через аппарат, кг/с:

G_s= Q₀/(c_s Δ t_s),

G_s=42.366/(2.91 *4)= 3.6397 кг/с.

4.2.4 Число труб в одном ходе:

n₁=4 G_s /(π ρ_s d_вн²ω_s),

где ω_s=1 м/с- принятая скорость рассола в аппарате,

n₁=4*3.6397 /(3,14*1230.8 *0,0132²*1)= 21.6,

принимаем n₁=21.

4.2.5 Уточненная скорость воды в аппарате, м/с:

ω_s =4 G_s /(π ρ_s d_вн² n₁),

ω_s =4*3.6397 /(3,14*1230.8 *0,0132²*21)= 1.029 м/с.

4.2.6 Критерий Рейнольдса:

Re= ω_s d_вн/ ν_s,

Re=1.029*0,0132/4.87*10^-6 =2789.116 -режим движения рассола переходный.

4.2.7 Критерий Нуссельта:

Nu=0,021 Re^0,8Pr^0,43 ,

Nu=0,021* 2789.116 ^0,8*33 ^0,43*0.498=26.84.

4.2.8 Коэффициент теплоотдачи со стороны рассола, Вт/м²К:

α_s= Nuλ_s/ d_вн,

α_s=26.84*0.523 /0,0132=1063.434 Вт/м²К.

4.2.9 Плотность теплового потока со стороны рассола, Вт/м²:

q_w=(Θ_m- Θ_а)/(1/ α_s +∑(δ/λ_i))=А(Θ_m- Θ_а),

где ∑(δ/λ_i)=0,55*10^-3 м²К/Вт- принятое термическое сопротивление стенки и загрязнений,

q_w=(6.805 - Θ_а)/(1/1063.434 +0,55*10^-3)=670.98(6.805- Θ_а) Вт/м².

4.2.10 Плотность теплового потока со стороны РВ, отнесенная к внутренней поверхности, Вт/ м²:

ε_п._p=1- поправочный множитель, учитывающий влияние числа рядов гладких труб в пучке

– коэффициент, учитывающий влияние масла;

– коэффициент ореберения.

4.2.11 Плотность теплового потока аппарата, определенная графоаналитическим способом, Вт/ м²:

В установившемся режиме работы аппарата q_а =q_s= q_вн, следовательно имеет место система уравнений:

q_w=670.98(6.805- Θ_а);

q_{а вн}= ,

графическое решение которой позволит определить фактическое значение плотности теплового потока аппарата q_вн.

Для построения зависимостей вычислим значения q_s и q_адля принятых Θ_а. Расчет приведен в табл.3:

Табл.3

Θа, К		1.25	1.5	1.75
qw, Вт/ м2	3895,09	3727,3	3559,55	3391,8	3224,06
qа Вт/ м2	1070,5	1672,66	2408,63	3278,41	4282,01

Графическое определение q_вн приведено на рис 4:

Более точно q_вн= 3374.81 Вт/ м².

4.2.12 Площадь внутренней поверхности теплопередачи, м²:

F_вн= Q₀/ q_вн

F_вн= 42366.2/3374.81 =12.554 м².

4.2.14 Число труб в большой диагонали внешнего шестиугольника при расположении труб в трубной решетке в вершинах правильных треугольников и по сторонам правильных концентрических шестиугольников:

m=0,75