Коэффициент теплопередачи для первого корпуса определяем по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

К1=(1/α1+Σδ/λ+1/α2)-1. (3.8)

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки δст/λст и накипи δн/λн

Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем. Получим:

Σδ/λ=δст/λст+δн/λн (3.9)

где δст, δн - толщина стенки, толщина слоя накипи, м.

при δст=0,002 м.

при δн=0,0005 м.

где λст, λн - коэффициент теплопроводности стенки и накипи, Вт/(м∙К).

при λст=25,1 Вт/(м*К).

при λн=2 Вт/(м*К).

Σδ/λ=0,002 /25,1+0,0005/2=2,87 ∙10-4 м2*К/Вт.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке α1 равен:

α1=2,04∙((r1∙ρж12∙λж13)/(μж1∙Н∙Δt1))1/4. (3.10)

где r1 - теплота конденсации греющего пара, Дж/кг;

рж1, λж1, μж1 - соответственно плотность (кг/м3), теплопроводность Вт/(м*К), вязкость (Па*с) конденсата при средней температуре пленки:

tпл=tг1-Δt1/2

где Δt1 - разность температур конденсации пара и стенки, °С.

Расчет α1 - ведем методом последовательных приближений.

В первом приближении примем Δt1=2 °С. Тогда

tпл=142.9-2/2=141,9°С.

α1=2,04∙(2144∙103 ∙10322∙0,4083/0,19∙10-3∙4∙2)1/4=6484 Вт/(м2∙К)

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение:

q=α1∙Δt1=Δtст/(ΣΔδ/λ)=α2∙Δt2, (3.11)

где q - удельная тепловая нагрузка, Вт/кв.м;Δtcт - перепад температур на стенке, °С;Δt2 - разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С.

Отсюда:

Δtст=α1∙Δt1∙(Σδ/λ)=6484∙2∙2,87∙10-4 =3,72°С.

Тогда

Δt2=Δtп1-Δtст-Δt1=20,08-3,72-2=16,36°С.

Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при условии естественной циркуляции раствора равен:

α2=А∙(q0,6)=780∙(q0,6)∙(λ11,3)∙(ρ10,5)∙(ρп10,06)/((с10,3)∙(σ10,5)∙(гв10,6)∙(ρ00,66)∙(μ10,3))(3.12)

По справочной литературе определяем:

λ1=0,4159 Вт/(м∙К); ρ1=1068 кг/м3; ρп1=1,22 кг/м3; σ1=0,067 Н/м; гв1=2200∙103 Дж/кг; ρ0=0,529 кг/м3; с1=4095 Дж/кг∙К; μ1=0,265∙10-3 Па∙с

Подставив эти значения, получим:

α2=780∙(q0,6)∙0,41591,3∙10680,5∙1,220,06/0,0670,5∙(2200∙103)0,6∙0,5290,66∙

40950,3∙(0,265∙10-3)0,3=7,408∙(6484)0,6=1435 Вт/(м2∙К)

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

q1=α1∙Δt1=6484∙2=12968 Вт/кв.м

q2=α2∙Δt2=1435∙16,36=2348 Вт/кв.м

q1≠q2

Для второго приближения примем Δt1=5,0 град

Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 3,0 град, рассчитаем α1 по соотношению: