3.2. Витрата пари, що гріє, в підігрівачі
Визначається за такою формулою:
де rп - теплота конденсації пари зазначених у завданні параметрів, кДж/кг.
3.3. Розрахунок необхідної поверхні теплообміну підігрівача
Поверхню теплообміну F розраховують за такою формулою:
де K - коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м 2 К); ∆ - середня рушійна сила процесу теплопередачі, 0С.
При використанні пари, що гріє (як правило, насиченої водяної пари певного тиску Pгр і температури T), середня рушійна сила розраховується за формулою:
Коефіцієнт теплопередачі знаходять за такою формулою [1]:
Висновок цієї формули, пояснення та метод рішення докладно розглянуті у розділі 7 підручника [1].
При розрахунку комплексу A фізичних величин конденсату (і пари) та коефіцієнта тепловіддачі α2 (від стінки труб до розчину) необхідно знати розміри труб (діаметр d, товщину δст, висоту труб H вертикально розташованого підігрівача. Можна ними задатися, але краще (!) знайти орієнтовну поверхню теплообміну Fор, прийнявши Kор на основі рекомендацій [3,6-8]:
Знаючи Fор можна за каталогами [3,6,9] вибрати теплообмінник будь-якої конструкції 2 (одно-або двоходовий по трубному простору) з більшою поверхнею, ніж Fор, і взяти характеристики цього теплообмінника для наступного розрахунку:
Довжина трубlм, діаметр труб d × δ мм, переріз трубного простору fтр м 2 число ходів z.
Довжину трубl(висота H=lу разі вертикального підігрівача) необхідно враховувати при розрахунку комплексу A.
При розрахунку α2 (через Re та Nu) необхідно знати швидкість w розчину в трубках теплообмінника. Вона розраховується за такою формулою:
де fтр/z = f1хід - переріз всіх трубодного ходу.
Якщо розрахований за цією швидкістю w критерій менше 5000-7000, тодоцільно вибрати теплообмінник з великою кількістю ходів. Це дозволить збільшити швидкість w, значення Re, Nu та α2.
За величиною критерію Re вибирають формулу для розрахунку критерію Nu і далі розраховують коефіцієнт тепловіддачі α2:
Товщину стінки труб ст беруть з характеристики теплообмінника, обраного по Fор. Зазвичай, це від 0,002 до 0,003м.
Теплопровідність стінки ст залежить від обраного матеріалу. Зазвичай тут застосовується та сама сталь, що у випарних апаратах.
Після підстановки знайдених значень A, ст/λст і α2 за формулою (5) обчислюють значення коефіцієнта теплопередачі K методом ітерацій. Як початкове наближення може бути прийнято будь-яке K, зокрема і Kор. Розраховане значення K при не збігу з прийнятим у цьому розрахунку є початковим для наступного розрахунку. Закінчують ітерацію, коли розбіжність менше ніж 1%.
Це значення K дозволяє знайти потрібну поверхню теплообміну F за формулою (3).
За значенням F знову підбирають по каталогах теплообмінник із трохи більшою поверхнею теплообміну.
Щоб уникнути нового розрахунку, бажано підібрати новий теплообмінник із тими самими характеристиками (H, d × δ, fтр, z). Величину F з Fор порівнюватине потрібно!
При неможливості підібрати теплообмінник з тими самими характеристиками, які були використані при розрахунку K, слід повторити розрахунок, прийнявши знайдені в каталозі характеристики теплообмінника.
Приклад розрахунку та вибору підігрівача наведено у Додатку 3 цієї допомоги.
А уточнений вибір типуконструкціїтеплообмінника та його розмірів розглянуто у Додатку 4.