Инженерная библиотека

РД РТМ

РД РТМ

РД РТМ 26-01-138-82 Аппараты выпарные пленочные с восходящей пленкой. Метод теплового и гидравлического расчета

Оглавление

Детали

РД РТМ 26-01-138-82

Группа Г47

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

РУКОВОДЯЩИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

АППАРАТЫ ВЫПАРНЫЕ ПЛЕНОЧНЫЕ С ВОСХОДЯЩЕЙ ПЛЕНКОЙ

Метод теплового и гидравлического расчета

ОКП 3604

Срок действия с 01.01.1983
до 01.01.1988*
_________________________
* См. ярлык "Примечания".

УТВЕРЖДЁН Всесоюзным промышленным объединением

Начальник В.А.Чернов

ВВЕДЁН В ДЕЙСТВИЕ приказом по Всесоюзному промышленному объединению N 65 от 26.05.82

ИСПОЛНИТЕЛИ: О.А.Головченко, канд. техн. наук, Л.Н.Марченко, Г.Ф.Потебня, Л.С.Курзова, В.М.Винниченко

СОГЛАСОВАН Министерством по производству минеральных удобрений

Начальник Управления оборудования В.Н.Назаров

ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий руководящий технический материал распространяется на метод теплового и гидравлического расчета выпарных аппаратов с восходящей плёнкой - ГОСТ 11987-81*, тип 3, исполнение 1, предназначенных для работы в диапазоне давления вторичного пара от 0,016 до 0,28 МПа (от 0,16 до 2,8 кгс/см), температур кипения от 60 до 130 °С, полезных температурных напоров от 8 до 40 °С при динамической вязкости упариваемых растворов от 0,0002 до 0,05 Нс/м (от 0,2 до 50 СПз) и плотности растворов от 970 до 1450 кг/м.

______________

* Документ не приводится, здесь и далее по тексту. За дополнительной информацией обратитесь по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

Программа машинного расчёта на ЭВМ ЕС-1022 позволяет определять площадь поверхности теплообмена выпарного аппарата, коэффициент теплопередачи, полезный температурный напор, а также массовые расходы исходного, упаренного растворов и греющего пара.

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1.1. Принятые основные обозначения


	-	коэффициент теплоотдачи, Вт/мК;
	-	коэффициент объемного расширения, 1/К;
	-	концентрация раствора, % (масс.);
	-	удельная теплоемкость, Дж/кгК;
	-	толщина, м;
	-	множитель, учитывающий потери давления в двухфазном потоке;
	-	внутренний диаметр теплообменной трубы, м;
	-	расход (массовый) греющего пара, кг/с;
	-	площадь сечения трубного пучка, м;
	-	площадь поверхности теплообмена, м;
	-	площадь поверхности теплообмена по ГОСТ 11987-81;
	-	расход (массовый), кг/с;
	-	ускорение свободного падения, м/с;
	-	коэффициент теплопередачи, Вт/мК;
	-	длина трубы, зоны, м;
	-	коэффициент теплопроводности, Вт/мК;
	-	коэффициент трения;
	-	коэффициент вязкости динамический, Нс/м;
	-	коэффициент вязкости кинематический, м/с;
	-	опытный коэффициент в уравнении для определения размеров конвективной (экономайзерной) зоны;
	-	давление, Н/м;
	-	потери давления, H/м;
	-	плотность теплового потока, Вт/м;
	-	количество тепла, Вт;
	-	объемная доля жидкости в двухфазном потоке;
	-	плотность, кг/м;
	-	усредненная по высоте зоны кипения плотность двухфазного потока, кг/м;
	-	удельная теплота парообразования, Дж/кг;
	-	термическое сопротивление, мК/Вт;
	-	коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;
	-	температура и температура греющего пара, К;
	-	температурный напор, К;
	-	перегрев раствора в конвективной (экономайзерной) зоне, К;
	-	температурная депрессия, К;
	-	скорость потока, м/с;
	-	массовое расходное паросодержание;
	-	параметр Мартинелли;
	-	количество труб в греющей камере, шт.

ИНДЕКСЫ
относятся к параметрам:


	-	с внутренней стороны стенки трубы;
	-	с внешней стороны стенки трубы;
	-	вторичного пара;
	-	греющего пара;
	-	исходного раствора;
	-	упаренного раствора;
	-	в конвективной (экономайзерной) зоне;
	-	в зоне кипения;
	-	входа;
	-	конденсации;
	-	пленки;
	-	стенки;
-	-	усредненная величина;
~	-	параметр с учетом волнообразования.

Критерии

; ;

; ; ;

; ; .

1.2. Рассчитываемые параметры и характеристики выпарного аппарата


	-	полезный температурный напор, К;
	-	коэффициент теплопередачи, Вт/мК;
	-	площадь поверхности теплообмена, м;
	-	расход (массовый) исходного раствора, кг/с;
	-	расход (массовый) упаренного раствора, кг/с;
	-	расход (массовый) греющего пара, кг/с.

1.3. Исходные данные


Наименование выпариваемого раствора
Расход (массовый) вторичного пара	-	, кг/с
Давление вторичного пара	-	, МПа (Н/м)
Температура вторичного пара	-	, К
Температура кипения раствора	-	, К
Концентрация исходного раствора	-	, % (масс.)
Концентрация упаренного раствора	-	, % (масс.)
Температура исходного раствора	-	, К
Давление греющего пара		, МПа (Н/м)
Температура греющего пара	-	, К
Толщина стенки теплообменной трубы	-	, м
Теплопроводность материала стенки теплообменной трубы	-	, Вт/мК
Термическое сопротивление от загрязнения поверхности труб со стороны пара*	-	, мК/Вт
_________________ * Выбирается по табл.1 приложения справочного или принимается на основании опытных данных.
Термическое сопротивление от загрязнения поверхности труб со стороны раствора*	-	, мК/Вт

_________________

* Выбирается по табл.1 приложения справочного или принимается на основании опытных данных.

Геометрические характеристики теплообменных труб:


длина	-	, м;
внутренний диаметр	-	, м.

Теплофизические свойства исходного раствора при температуре :


плотность	-	, кг/м;
удельная теплоемкость	-	, Дж/кгК;
коэффициент вязкости кинематический	-	, м/с.

Теплофизические свойства раствора при температуре :


температурная депрессия	-	, К;
плотность	-	, кг/м;
удельная теплоемкость	-	, Дж/кгК;
коэффициент вязкости кинематический	-	, м/с;
коэффициент вязкости динамический	-	, Нс/м;
коэффициент объемного расширения	-	, 1/К;
коэффициент теплопроводности	-	, Вт/мК;
коэффициент поверхностного натяжения	-	, Н/м.

Теплофизические свойства вторичного пара при температуре *

________________

* Выбирается по табл.2 приложения справочного или принимается на основании опытных данных.


плотность	-	, кг/м;
удельная теплота парообразования	-	, Дж/кг;
коэффициент вязкости динамический	-	, Н·с/м.

1.4. Чертежи и таблицы к расчету

Блок-схема алгоритма представлена на черт.1. Зависимость параметра от параметра представлена на черт.2; теплофизические свойства конденсата указаны в табл.1; зависимость коэффициента от параметра представлена на черт.3; соотношение Локкарта-Мартинелли представлено на черт.4; зависимость коэффициента от температуры вторичного пара представлена на черт.5; максимально допустимая скорость вторичного пара на выходе из теплообменных труб в зависимости от температуры вторичного пара представлена в табл.2; диаграмма для определения коэффициента трения в прямых трубах представлена на черт.6; зависимость коэффициента от параметра представлена на черт.7; зависимость отношения от параметра представлена на черт.8, основные геометрические характеристики греющих камер выпарных аппаратов с восходящей пленкой (ГОСТ 11987-81, тип 3, исполнение 1) указаны в табл.3.

Блок-схема алгоритма

Черт.1

Черт.2

Таблица 1

Физические свойства конденсата греющего пара


·10, Н/м	, К	, кг/м	·10,	·10,	·10, м/сек	·10, Дж/кг
1,991	333	983	4,18	65,9	0,478	2357	2,98
3,117	343	978	4,19	66,8	0,415	2333	2,55
4,74	353	972	4,19	67,5	0,365	2310	2,21
7,015	363	965	4,19	68,0	0,326	2285	1,95
10,13	373	958	4,23	68,3	0,295	2263	1,75
14,32	383	951	4,23	68,5	0,268	2234	1,58
19,82	393	943	4,23	68,6	0,244	2207	1,43
26,98	403	935	4,27	68,6	0,226	2179	1,32
36,10	413	926	4,27	68,5	0,212	2150	1,23
47,58	423	917	4,32	68,4	0,202	2120	1,17
61,80	433	907	4,36	68,3	0,191	2080	1,1
79,26	443	897	4,40	67,9	0,181	2056	1,05
100,36	453	887	4,44	67,5	0,173	2021	1,01

Черт.3

Соотношение Локкарта-Мартинелли

Черт.4

Черт.5

Таблица 2

Максимально допустимая скорость вторичного пара на выходе из теплообменных труб - , м/с, в зависимости от температуры вторичного пара - , К


, К	, м/с
323	110
333	100
353	80
373	60
393	40
403	30

Диаграмма для определения коэффициента трения в прямых трубах

Черт.6

Черт.7

Черт.8

Таблица 3

Основные геометрические характеристики греющих камер выпарных аппаратов с восходящей пленкой (ГОСТ 11987-81, тип 3, исполнение 1)


Поверхность теплообмена номинальная, м	- количество труб в греющей камере, шт.*
	- площадь сечения трубного пучка, м**
	38х2, мм		57х2,5
	5000 мм	7000 мм	7000 мм
10	19 0,017	-	9 0,019
16	30 0,027	-	14 0,03
25	47 0,043	-	22 0,046
40	75 0,068	-	35 0,074
63	118 0,107	-	56 0,117
100	188 0,17	-	88 0,186
125	2,34 0,212	-	110 0,232
160	300 0,272	-	140 0,297
200	375 0,340	-	175 0,371
224	420 0,381	-	196 0,416
250	469 0,425	-	219 0,464
280	525 0,476	-	245 0,52
315	590 0,536	-	276 0,585
355	665 0,604	-	311 0,659
400	749 0,68	-	350 0,743
450	843 0,765	-	394 0,836
500	937 0,850	-	438 0,929
560	1049 0,952	-	490 1,04
630	1180 1,071	-	551 1,17
740	1330 1,207	-	621 1,319
800	1498 1,36	-	700 1,486
900	-	-	788 1,671
1000	-	1380 1,214	-
1120	-	-	980 2,08
1250	-	1672 1,518	-
1400	-	-	1225 2,6
1600	-	2140 1,943	-
1800	-	-	1574 3,34
2000	-	2675 2,429	-
2240	-	-	1959 4,16
2500	-	3344 3,036	-
2800	-	3745 3,4	-
3150	-	4,213*** 3,825	-
_______________ *** Соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

* Количество труб приведено ориентировочно.

** Площадь сечения трубного пучка рассчитана по внутреннему диаметру трубы.

1.5. Тепловой и гидравлический расчет (см. черт.1)

1.5.1. Температурный напор

, К.

1.5.2. Параметр

1.5.3. 0,91,1. Если 0,91, то 0,5. Если 11,1, то 4,2.

1.5.4. Параметр

1.5.5. Параметр

или определяется по черт.2 в зависимости от .

Если 15 расчет продолжается. Если , расчет прекращается, корректируются исходные данные (увеличивается путем увеличения , с шагом 0,4). Если 15, расчет прекращается, корректируются исходные данные (уменьшается , путем уменьшения , с шагом 0,4).

1.5.6. Теплофизические свойства конденсата определяются в зависимости от температуры пара , К

, кг/м;

, Дж/кгК;

, Вт/мК;

, м/с;

, Дж/кг

или определяется по табл.1.

1.5.7. Число

1.5.8. Пределы изменения числа

5,5·1027·10.

1.5.9. Параметр

1.5.10. Пределы изменения параметра

0,0681,0.

1.5.11. Параметр

1.5.12. Предел изменения параметра

0,89·1013·10.

1.5.13. Критерий Прандтля

1.5.14. Пределы изменения критерия

1.5.15. Параметр

1.5.16. Пределы изменения параметра

1.5.17. Коэффициент

или определяется по черт.3 в зависимости от .

1.5.18. Массовое расходное паросодержание

1.5.19. Расход (массовый) раствора на входе в трубы

, кг/с.

1.5.20. Расход (массовый) исходного раствора

, кг/с.

1.5.21. Параметр

1.5.22. Параметр Мартинелли , определенный при

1.5.23. Объемная доля жидкости

или

определяется по черт.4 в зависимости от .

1.5.24. Параметр Мартинелли , определенный при

1.5.25. Объемная доля жидкости

или определяется по черт.4 в зависимости от .

1.5.26. Параметр Мартинелли , определенный при

1.5.27. Множитель

или

определяется до черт.4 в зависимости от .

1.5.28. Параметр

1.5.29. Плотность потока в зоне кипения

, кг/м.

1.5.30. Коэффициент

, Н/м·К.

1.5.31. Коэффициент

или определяется по черт.5 в зависимости от .

1.5.32. Минимальная скорость пара

, м/с.

1.5.33. Максимальная скорость пара

, м/с

или определяется по табл.2.

1.5.34. Площадь сечения трубного пучка

, м.

1.5.35. Количество труб в греющей камере

, шт.

1.5.36. Площадь поверхности теплообмена

, м.

1.5.37. Критерий Галилея

1.5.38. Критерий давления

1.5.39. Расход (массовый) упаренного раствора

, кг/с.

1.5.40. Температура раствора на входе в трубы

, К.

1.5.41. Количество тепла вторичного пара

1.5.42. Количество тепла упаренного раствора

1.5.43. Количество тепла исходного раствора

, Вт.

1.5.44. Количество тепла, передаваемого в единицу времени (тепловой баланс)

, Вт.

1.5.45. Расход (массовый) греющего пара

, кг/с.

1.5.46. Коэффициент теплоотдачи от пара в конвективной зоне

Для первого приближения задаются

Вт/мК.

1.5.47. Параметр

, Н/м.

1.5.48. Параметр

, Н/м.

1.5.49. Скорость раствора в зоне кипения

, м/с.

1.5.50. Критерий Рейнольдса

1.5.51. Коэффициент трения

или определяется по черт.6 в зависимости от .

1.5.52. Скорость раствора на входе в трубы

, м/с.

1.5.53. Критерий Рейнольдса

1.5.54. Коэффициент

1.5.55. При коэффициенте 1

или определяется по черт.7.

1.5.56. При коэффициенте 1

или определяется по черт.7.

1.5.57. Коэффициент .

1.5.58. При коэффициенте 1,2, определяется опытный коэффициент по формуле

или по черт.8.

1.5.59. При коэффициенте 1,2, опытный коэффициент определяется по формуле

или по черт.8.

1.5.60. Параметр

, Н/м.

1.5.61. Если 2000, то

1.5.62. Критерий Грасгофа

1.5.63. Критерий Нуссельта (для ламинарного режима)

, идти к п.1.5.68.

1.5.64. Если >10000, то

1.5.65. Критерий Нуссельта (для турбулентного режима)

идти к п.1.5.68.

1.5.66. Если 2000 10000, то считать и .

1.5.67. Критерий Нуссельта (для переходного режима)

1.5.68. Коэффициент теплоотдачи в конвективной зоне

, Вт/мК ( в зависимости от*

_______________

* Соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

1.5.69. Расчетная длина теплообменной трубы . Для первого приближения . Для второго и последующих приближений определяется в результате расчета.

1.5.70. Коэффициент теплопередачи в конвективной зоне (для первого приближения)

, Вт/мК.

1.5.71. Параметр

1.5.72. Параметр

, Н/м.

1.5.73. Параметр

, м.

1.5.74. Параметр

, м.

1.5.75. Параметр

, м.

1.5.76. Длина конвективной зоны

1.5.77. Перегрев раствора в конвективной зоне

, К.

1.5.78. Тепло конвективной зоны

, Вт.

1.5.79. Тепло зоны кипения

, Вт.

1.5.80. Плотность теплового потока зоны кипения

, Вт/м.

1.5.81. Критерий Рейнольдса в зоне кипения

1.5.82. Критерий Нуссельта

1.5.83. Коэффициент теплоотдачи в зоне кипения

, Вт/мК.

1.5.84. Коэффициент теплопередачи в зоне кипения (от наружной поверхности накипи со стороны пара к кипящему раствору)

, Вт/мК.

1.5.85. Толщина пленки конденсата в конце зоны кипения

, м.

1.5.86. Полный коэффициент теплопередачи в зоне кипения

, Вт/мК.

1.5.87. Коэффициент теплопередачи в зоне кипения с учетом поправки на волнообразование

, Вт/ мК.

1.5.88. Величина поверхности теплообмена в зоне кипения

, м.

1.5.89. Средняя температура раствора в конвективной зоне

, К.

1.5.90. Коэффициент теплопередачи в конвективной зоне (от наружной поверхности накипи со стороны пара к раствору)

, Вт/мК.

1.5.91. Критерий

1.5.92. Параметр

1.5.93. Параметр

1.5.94. Параметр

1.5.95. Параметр

1.5.96. Параметр

1.5.97. Параметр

1.5.98. Параметр

1.5.99. Критерий

1.5.100. Полный коэффициент теплопередачи (для второго и последующих приближений) в конвективной зоне

, Вт/мК.

1.5.101. Коэффициент теплопередачи в конвективной зоне с учетом поправки на волнообразование

, Вт/мК.

1.5.102. Величина поверхности теплообмена в конвективной зоне

, м.

1.5.103. Величина поверхности теплообмена

, м.

1.5.104. Расчетная длина трубы

, м.

1.5.105. Повторять расчет, начиная с п.1.5 до тех пор, пока

1.5.106. Количество труб при стандартной длине трубы

1.5.107. Площадь сечения трубного пучка

1.5.108. Скорость вторичного пара на выходе из теплообменных труб

1.5.109. Предел изменения

1.5.110. Повторять расчет, начиная с п.1.54 до тех пор, пока

т.е. до получения требуемой поверхности при стандартной длине трубы ( - поверхность, полученная в результате -ой итерации).

1.5.111. По табл.3 выбирается стандартная поверхность , ближайшая по величине к . Если , расчет прекращается, если переходим к поверочному расчету п.1.6.

1.5.112. Коэффициент теплопередачи

, Вт/мК.

1.6. Поверочный расчет

1.6.1. Шаг изменения температуры греющего пара К. Если , то положительно, если , то отрицательно.

1.6.2. Температура греющего пара

, К.

1.6.3. Температурный напор

, К.

1.6.4. Параметр

1.6.5. Теплофизические свойства конденсата греющего пара (, , , ) определяются в зависимости от аналогично п.1.5.6.

1.6.6. Массовое расходное паросодержание

(расчет , , , , , *, производится в пп.1.5.7 -1.5.17).
_______________

* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

1.6.7. Расход (массовый) раствора на входе в трубы

, кг/с.

1.6.8. Параметр Мартинелли , определенный при

(параметр определяется в п.1.5.21).

1.6.9. Объемная доля жидкости

или определяется по черт.4 в зависимости от .

1.6.10. Параметр Мартинелли , определенный при

1.6.11. Объемная доля жидкости

или определяется по черт.4 в зависимости от .

1.6.12. Параметр Мартинелли , определенный при

1.6.13. Множитель

или определяется по черт.4 в зависимости от .

1.6.14. Параметр

1.6.15. Плотность двухфазного потока в зоне кипения

, кг/м.

1.6.16. Количество труб в греющей камере стандартного аппарата

1.6.17. Площадь сечения трубного пучка

1.6.18. Скорость вторичного пара на выходе из теплообменных труб

1.6.19. Пределы изменения скорости вторичного пара

, рассчитываются в пп.1.5.32, 1.5.33.

1.6.20. Параметр

, Н/м.

1.6.21. Параметр

, Н/м.

1.6.22. Скорость раствора в зоне кипения

, м/с.

1.6.23. Критерий Рейнольдса жидкости в зоне кипения

1.6.24. Коэффициент трения

1.6.25. Скорость раствора на входе в трубы

, м/с.

1.6.26. Критерий Рейнольдса

1.6.27. Коэффициент

1.6.28. При коэффициенте 1,2, опытный коэффициент рассчитывается по формуле

или по черт.8

(коэффициенты , определены в п.1.5.54, 1.5.55, 1.5.56).

1.6.29. При коэффициенте 1,2, опытный коэффициент определяется по формуле

или по черт.8.

1.6.30. Параметр

, Н/м.

1.6.31. Если 2000, то

1.6.32. Критерий Грасгофа

1.6.33. Критерий Нуссельта для ламинарного режима

, идти к п.1.6.37.

1.6.34. Если 10000, то

1.6.35. Критерий Нуссельта для турбулентного режима

идти к п.1.6.37.

1.6.36. Критерий Нуссельта для переходного режима

1.6.37. Коэффициент теплоотдачи в конвективной зоне

, Вт/мК

( или , или в зависимости от ).

1.6.38. Параметр

1.6.39. Параметр

, Н/м.

1.6.40. Параметр

, м.

1.6.41. Параметр

, м

(параметры , определяются в пп.1.5.30, 1.5.40, соответственно).

1.6.42. Параметр

, м.

1.6.43. Длина конвективной зоны

, м.

1.6.44. Перегрев раствора в конвективной зоне

, К.

1.6.45. Тепло конвективной зоны

, Вт.

1.6.46. Тепло зоны кипения

, Вт.

1.6.47. Плотность теплового потока зоны кипения

, Вт.

1.6.48. Критерий Рейнольдса в зоне кипения

1.6.49. Критерий Нуссельта в зоне кипения

(критерии , , определены в пп.1.5.13, 1.5.37 и 1.5.38).

1.6.50. Коэффициент теплоотдачи в зоне кипения

, Вт/мК.

1.6.51. Коэффициент теплопередачи в зоне кипения (от наружной поверхности накипи со стороны пара к кипящему раствору)

, Вт/мК.

1.6.52. Параметр

1.6.53. Параметр

1.6.54. Параметр

1.6.55. Параметр

1.6.56. Параметр

1.6.57. Толщина пленки конденсата в конце зоны кипения

1.6.58. Параметр

1.6.59. Параметр

1.6.60. Параметр

1.6.61. Параметр

1.6.62. Параметр

1.6.63. Параметр

1.6.64. Параметр

1.6.65. Параметр

1.6.66. Параметр

1.6.67. Расход (массовый) конденсата на единицу длины периметра одной трубы

, кг/см.

1.6.68. Тепловая нагрузка

, Вт.

1.6.69. Увеличивать (уменьшать)

до тех пор, пока не изменит знак разность . В дальнейшем, путем уменьшения шага , найти температуру изменения знака с точностью до 0,1 К.

1.6.70. Коэффициент теплопередачи

, Вт/мК.

1.7. Результаты расчета

Таблица 4


Наименования величин	Обозначение	Размерность	Пункт алгоритма
Температурный напор		К	п.1.5.1; 1.6.2
Коэффициент теплопередачи		Вт/мК	п.1.5.112; п.1.6.70
Площадь поверхности теплообмена		м	п.1.5.111
Расход (массовый) исходного раствора		кг/с	п.1.5.20
Расход (массовый) упаренного раствора		кг/с	п.1.5.39
Расход (массовый) греющего пара		кг/с	п.1.5.45

Приложение 1
Справочное

ПРИМЕР РАСЧЕТА

1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Наименование выпариваемого раствора:

раствор ксилита

Расход (массовый) вторичного пара 5,6 кг/c;

Давление вторичного пара 98000 МПа;

Температура вторичного пара 373 К;

Температура кипения раствора 381 К;

Концентрация исходного раствора 30%;

Концентрация упаренного раствора 60%;

Температура исходного раствора 381 К;

Давление греющего пара 245000 МПа;

Температура греющего пара 400 К;

Толщина стенки теплообменной трубы 0,0025 м;

Теплопроводность материала стенки теплообменной трубы 16,3 Вт/мК;

Термическое сопротивление от загрязнения поверхности труб со стороны пара 0,0001 Вт/мК;

Термическое сопротивление от загрязнения поверхности труб со стороны раствора 0,0003 Вт/мК;

Геометрические характеристики теплообменных труб:

длина 7 м;
внутренний диаметр 0,052 м;

Теплофизические свойства исходного раствора при температуре :
- плотность 1060 кг/м;
- удельная теплоемкость 3,72·10 Дж/кг·К;
- коэффициент вязкости кинематический 0,462·10 м/с;
  
  Теплофизические свойства раствора при температуре :
  - температурная депрессия 8 К;
  - плотность 1180 кг/м;
  - удельная теплоемкость 3,26·10 Дж/кг·К;
  - коэффициент вязкости кинематический 1,66·10 м/с;
  - коэффициент вязкости динамический 19,62·10 Нс/м;
  - коэффициент объемного расширения 8·10 1/К;
  - коэффициент теплопроводности 0,465 Вт/мК;
  - коэффициент поверхностного натяжения 5,29·10 Н/м.

Теплофизические свойства вторичного пара при температуре

плотность 0,59 кг/м;

удельная теплота парообразования 2256,4·10 Дж/кг;

коэффициент вязкости динамический 11,97·10 Нс/м.

2. РАСЧЕТ ВЫПАРНОГО АППАРАТА

2.1.Температурный напор

К.

2.2. Параметр

2.3. 1, 0,5.

2.4. Параметр

2.5. Параметр

2.6. Теплофизические свойства конденсата греющего пара

кг/м;

Вт/мК;

м/с;

Дж/кг.

2.7. Число Вебера

2.8. 5,5·10<9,32·10<27·10.

2.9. Параметр

2.10. 0,068<0,278<1,0.

2.11. Параметр

2.12. 1,04·10<5·10<13·10.

2.13. Критерий Прандтля

2.14. 1,3<13,73<360.

2.15. Параметр

2.16. 130<134,6<212.

2.17. Коэффициент

Массовое расходное паросодержание

2.18.

Расход (массовый) раствора на входе в трубы

2.19. кг/с.

Расход (массовый) исходного раствора

2.20. кг/с.

2.21. Параметр

2.22. Параметр Мартинелли, определенный при

2.23. Объемная доля жидкости

2.24. Параметр Мартинелли, определенный при

2.25. Объемная доля жидкости

2.26. Параметр Мартинелли, определенный при

2.27. Множитель

2.28. Параметр

2.29. Плотность потока в зоне кипения

кг/м.

2.30. Коэффициент

Н/мК.

2.31. Коэффициент

2.32. Минимальная скорость пара

м/с.

2.33. Максимальная скорость пара

м/с.

2.34. Площадь сечения трубного пучка

м.

2.35. Количество труб в греющей камере

шт.

2.36. Площадь поверхности теплообмена

м.

2.37. Критерий Галилея

2.38. Критерий давления

2.39. Расход (массовый) упаренного раствора

кг/с.

2.40. Температура раствора на входе в трубы

К.

2.41. Количество тепла вторичного пара

Вт.

2.42. Количество тепла раствора

Вт.

2.43. Количество тепла исходного раствора

Вт.

2.44. Количество тепла, передаваемого в единицу времена (тепловой баланс)

Вт.

2.45. Расход (массовый) греющего пара

кг/с.

2.46. Коэффициент теплоотдачи от пара в конвективной зоне

Задаемся 5000 Вт/мК.

2.47. Параметр

Н/м.

2.48. Параметр

Н/м.

2.49. Скорость раствора в зоне кипения

м/с.

2.50. Критерий Рейнольдса

2.51. Коэффициент трения

2.52. Скорость раствора на входе в трубы

м/с.

2.53. Критерий Рейнольдса

2.54. Коэффициент

2.55. Коэффициент

2.56. Коэффициент

2.57. .

2.58. Параметр

кг/м.

2.59. Критерий Грасгофа

2.60. Критерий Нуссельта

2.61. Коэффициент теплоотдачи в конвективной зоне

Вт/мК.

2.62. Коэффициент теплопередачи в конвективной зоне

Вт/мК.

2.63. Параметр

2.64. Параметр

Н/м.

2.65. Параметр

м.

2.66. Параметр

м.

2.67. Параметр

м.

2.68. Длина конвективной зоны

м.

2.69. Перегрев раствора в конвективной зоне

К.

2.70. Тепло конвективной зоны

Вт.

2.71. Тепло зоны кипения

Вт.

2.72. Плотность теплового потока зоны кипения

Вт/м.

2.73. Критерий Рейнольдса в зоне кипения

2.74. Критерий Нуссельта

2.75. Коэффициент теплоотдачи в зоне кипения

Вт/мК.

2.76. Коэффициент теплопередачи в зоне кипения (от наружной поверхности накипи до кипящего раствора)

Вт/мК.

2.77. Толщина пленки конденсата в конце зоны кипения

м.

2.78. Полный коэффициент теплопередачи в зоне кипения

Вт/мК.

2.79. Коэффициент теплопередачи в зоне кипения с учетом поправки на волнообразование

Вт/мК.

2.80. Величина поверхности теплообмена в зоне кипения

м.

2.81. Средняя температура раствора в конвективной зоне

К.

2.82. Коэффициент теплопередачи в конвективной зоне от наружной поверхности накипи со стороны пара к раствору

Вт/мК.

2.83. Критерий

2.84. Параметр

2.85. Параметр

2.86. Параметр

2.87. Параметр

2.88. Параметр

2.89. Параметр

2.90. Параметр

2.91. Критерий

________________
* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

2.92. Полный коэффициент теплопередачи (для второго и последующих приближений) в конвективной зоне

Вт/мК.

2.93. Коэффициент теплопередачи в конвективной зоне с учетом поправки на волнообразование

Вт/мК.

2.94. Величина поверхности теплообмена в конвективной зоне

м.

2.95. Величина поверхности теплообмена

м.

2.96. Расчетная длина трубы

м.

2.97. ; переходим ко второй внутренней итерации.

2.98. Параметр

2.99. Параметр

Н/м.

2.100. Параметр

м.

2.101. Параметр

м.

2.102. Параметр

м.

2.103. Длина конвективной зоны

м.

2.104. Перегрев раствора в конвективной зоне

К.

2.105. Тепло конвективной зоны

Вт.

2.106. Тепло зоны кипения

Вт.

2.107. Плотность теплового потока зоны кипения

Вт/м.

2.108. Критерий Рейнольдса в зоне кипения

2.109. Критерий Нуссельта

2.110. Коэффициент теплоотдачи в зоне кипения

Вт/мК.

2.111. Коэффициент теплопередачи

Вт/мК.

2.112. Толщина пленки конденсата в конце зоны кипения

м.

2.113. Полный коэффициент теплопередачи в зоне кипения

Вт/мК.

2.114. Коэффициент теплопередачи с учетом поправки на волнообразование

Вт/м·К.

2.115. Величина поверхности теплообмена в зоне кипения

м.

2.116. Средняя температура раствора в конвективной зоне

К.

2.117. Коэффициент теплопередачи в конвективной зоне

Вт/мК.

2.118. Критерий

2.119. Параметр

2.120. Параметр

2.121. Параметр

2.122. Параметр

2.123. Параметр

2.124. Параметр

2.125. Параметр

2.126. Критерий

2.127. Полный коэффициент теплопередачи в конвективной зоне

Вт/мК.

2.128. Коэффициент теплопередачи с учетом поправки на волнообразование

Вт/мК.

2.130*. Величина поверхности теплообмена в конвективной зоне

________________

* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных

м.

2.131. Величина поверхности теплообмена

м.

2.132. Расчетная длина трубы

м.

2.132.*

________________

* Нумерация соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

Переходим к следующей внутренней итерации.

Результаты последующих внутренних итераций

III итерация: 846 м, 2,06 м

IV итерация: 816,9 м;1,994 м

V итерация 808,2 м; 1,973 м

VI итерация 804,2 м;1,963 м.

2. Внешняя итерация

2.133. 804 м.

2.134. шт.

2.135. м.

2.136. м/с.

2.137. Н/м.

2.138. Н/м.

2.139. м/с.

2.140. .

2.141. .

2.142. м/с.

2.143. .

2.144. .

2.145. .

2.146. .

2.147. .

2.148. кг/м.

2.149. .

2.150. .

2.151. Вт/мК.

2.152. выбирается из последнего внутреннего приближения.

2.153. .

2.154. Н/м.

2.155. м.

2.156. м.

2.157. м.

2.158. м.

2.159. К.

2.160. Вт.

2.161. Вт.

2.162. Вт/м.

2.163. .

2.164. .

2.165. Вт/мК.

2.166. Вт/мК.

2.167. м.

2.168. Вт/мК.

2.169. Вт/ мК.

2.170. м.

2.171. К.

2.172. Вт/мК.

2.173. .

2.174. .

2.175. .

2.176. .

2.177. .

2.178. .

2.179. .

2.180. .

2.181.

2.182. Вт/мК.

2.183. Вт/ мК.

2.184. м.

2.185. м.

2.186. м.

Переходим к следующим итерациям.

Результаты внешних итераций

III итерация 952,6 м, 6,86 м

IV итерация 927,1533 м,6,816 м

V итерация 927,6 м, 7,005 м.

По табл. выбирается ближайшая к расчетной

900 м; . Необходим поверочный расчет.

ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ

2.187. Температура греющего пара

К.*

________________
* Формула соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.

2.188. Температурный напор

К.

2.189. Параметр

2.190. Массовое расходное паросодержание

2.191. Расход (массовый) раствора на входе в трубы

кг/с.

2.192. Параметр Мартинелли, определенный при

2.193. Объемная доля жидкости

2.194. Параметр Мартинелли, определенный при

2.195. Объемная доля жидкости

2.196. Параметр Мартинелли, определенный при

2.197. Множитель

2.198. Параметр

2.199. Плотность двухфазного потока в зоне кипения

кг/м.

2.200. Количество труб в греющей камере

шт.

2.201. Площадь сечения трубного пучка

м.

2.202. Скорость вторичного пара на выходе из теплообменных труб

м/с.

2.203. Параметр

Н/м.

2.204. Параметр

Н/м.

2.205. Скорость раствора в зоне кипения

м/с.

2.206. Критерий Рейнольдса жидкости в зоне кипения

2.207. Коэффициент трения

2.208. Скорость раствора на входе в трубы

м/с.

2.209. Критерий Рейнольдса

2.210. Коэффициент

2.211. Опытный коэффициент

2.212. Параметр

кг/м.

2.213. Критерий Грасгофа

2.214. Критерий Нуссельта

2.215. Коэффициент теплоотдачи в конвективной зоне

Вт/мК.

2.216. Параметр

2.217. Параметр

Н/м.

2.218. Параметр

м.

2.219. Параметр

м.

2.220. Параметр

м.

2.221. Длина конвективной зоны

м.

2.222. Перегрев раствора в экономайзерной зоне

К.

2.223. Тепло конвективной зоны

Вт.

2.224. Тепло зоны кипения

Вт.

2.225. Плотность теплового потока зоны кипения

Вт/м.

2.226. Критерий Рейнольдса

2.227. Критерий Нуссельта

2.228. Коэффициент теплоотдачи зоны кипения

Вт/мК.

2.229. Коэффициент теплопередачи в зоне кипения (от наружной поверхности накипи со стороны пара к кипящему раствору)

Вт/м.

2.230. Параметр

2.231. Параметр

2.232. Параметр

2.233. Параметр

2.234. Параметр

2.235. Толщина пленки конденсата в конце зоны кипения

2.236. Параметр

2.237. Параметр

2.238. Параметр

2.239. Параметр

2.240. Параметр

2.241. Параметр

2.242. Параметр

2.243. Параметр

2.244. Параметр

2.245. Расход (массовый) конденсата на единицу длины периметра одной трубы

кг/с·м.

2.246. Тепловой поток

Вт.

2.247. , переходим к следующему приближению.

Результат последующего приближения

12635838 Вт; 19,8 К; 709 Вт/мК; 900 м;

11,2 кг/c; 5,6 кг/с; 400,8 К.

Приложение 2
Справочное

Таблица 1

Ориентировочные значения термических сопротивлений от загрязнений для некоторых рабочих сред - , мК/Вт


Рабочая среда
Конденсирующийся водяной пар	0,00011
Вода техническая оборотная	0,00023
Вода речная	0,00017
Вода морская	0,00011
Вода жесткая	0,00025
Вода дистиллированная	0,00004
Алюминатный раствор	0,00015
Органические жидкости	0,00011
Водные растворы диэтиленгликоля	0,0004
Водные растворы моноэтиленгликоля	0,0004
Раствор каустической соды	0,0002
Раствор солей фосфорной кислоты	0,0002
Соляная, фосфорная или серная кислота	0,00005
Растворы солей	0,0002

Таблица 2

Физические свойства водяного пара на линии насыщения


, К	, Н/м	, кг/м	, Дж/кг	, Н·с/м
313,16	0,07520	0,05115	574,7	0,99
315,16	0,08360	0,05653	573,5	0,99
317,16	0,09279	0,06234	572,4	0,99
319,16	0,10284	0,06268	571,3	0,99
321,10*	0,11382	0,07559	570,1	0,99
_______________ * Соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.
323,16	0,12578	0,08306	569,0	1,02
325,16	0,13880	0,09107	567,8	1,02
327,16	0,15290	0,09980	566,7	1,02
329,16	0,16835	0,10920	565,5	1,02
331,16	0,18504	0,11930	564,4	1,02
333,16	0,20310	0,13020	563,2	1,06
335,16	0,22270	0,14200	562,0	1,06
337,16	0,24380	0,15450	560,8	1,06
339,16	0,26660	0,16810	559,6	1,06
341,16	0,29120	0,18260	558,5	1,06
343,16	0,31780	0,19820	557,3	1,10
345,16	0,34630	0,21480	556,1	1,10
347,16	0,37690	0,23260	554,9	1,10
349,16	0,40980	0,25160	553,7	1,10
351,16	0,44510	0,27180	552,5	1,10
353,16	0,48290	0,29340	551,3	1,14
355,16	0,52340	0,31640	550,1	1,14
357,16	0,56670	0,34080	548,9	1,14
359,16	0,61290	0,36670	547,7	1,14
361,16	0,66230	0,39430	546,4	1,14
363,16	0,71490	0,42350	545,2	1,18
365,16	0,7710	0,4545	543,9	1,18
367,16	0,8307	0,4873	542,7	1,18
369,16	0,8942	0,5222	541,5	1,18
371,16	0,9616	0,5590	540,3	1,18
373,16	1,0332	0,5977	539,0	1,22
375,16	1,1092	0,6386	537,7	1,22
377,16	1,1898	0,6821	536,4	1,22
379,16	1,2751	0,7278	535,2	1,22
381,16	1,3654	0,7758	533,9	1,22
383,16	1,4609	0,8264	532,6	1,27
385,16	1,5618	0,8795	531,3	1,27
387,16	1,6684	0,9354	530,0	1,27
389,16	1,7809	0,9950	528,7	1,27
391,16	1,8995	1,0560	527,4	1,27
393,16	2,0245	1,1210	526,1	1,31
395,16	2,1561	1,1890	524,7	1,31
397,16	2,2947	1,2610	523,4	1,31
399,16	2,4404	1,3360	522,0	1,31
401,16	2,5935	1,4140	520,7	1,31
403,16	2,7544	1,4960	519,3	1,35
405,16	2,9233	1,5820	517,9	1,35
407,16	3,1010	1,6720	516,5	1,35
409,16	3,2860	1,7650	515,1	1,35
411,16	3,4810	1,8640	513,7	1,35
413,16	3,6850	1,9660	512,3	1,35
415,16	3,8980	2,0730	510,9	1,35
417,16	4,1210	2,184	509,4	1,38
419,16	4,3550	2,300	507,9	1,38
421,16	4,5990	2,421	506,5	1,38
423,16	4,8540	2,547	505,0	1,42
425,16	5,1190	2,679	503,6	1,42
427,16	5,3970	2,815	502,1	1,42
429,16	5,6850	2,938	500,5	1,42
431,16	5,9880	3,106	498,9	1,42
433,16	6,3020	3,258	497,4	1,46
435,16	6,6300	3,419	495,8	1,46
437,16	6,9700	3,584	494,2	1,46
439,16	7,3250	5,757	492,7	1,46
441,16	7,6930	3,935	491,1	1,46
443,16	8,0760	4,122	489,5	1,46


Зам. директора по научной работе		Л.П.Перцев
Зав. отделом стандартизации		В.И.Штанденко
Зав. отделом выпарного оборудования		Е.М.Ковалев
Руководитель разработки, старший научный сотрудник		О.А.Головченко
Исполнители:
зав. лабораторией инженерно-физических методов исследования		Г.Ф.Потебня
мл. научный сотрудник		Л.Н.Марченко
инженер-математик		Л.С.Курзова
Согласовано НИИХИММАШ
Зам. директора		П.Ф.Серб
Начальник НИООС		В.В.Дюкин
Министерство по производству минеральных удобрений
Начальник Управления оборудования		В.Н.Назаров