Полезная разность температур в аппарате Dtп рассчитывается по формуле:

(3.10)

Отсюда:

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

(3.11)

Подставив численные значения получим:

Физические свойства кипящего раствора карбамида и его паров приведены ниже:

Таблица 3.3

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок:

Как видим .

Для второго приближения примем Dt1=2,48 град.

Пренебрегая изменением физических свойств конденсата при изменении температуры на 0,48 град, рассчитываем a1:

Получим:

Как видим, .

Расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 5%, поэтому расчет коэффициентов a1 и a2 на этом заканчиваем.

Находим теперь коэффициент теплопередачи:

4.Конструктивный расчет

4.1 Расчет поверхности теплопередачи

Рассчитаем поверхность теплопередачи выпарного аппарата:

где F- площадь теплообменника, м2; Q -количество передаваемой теплоты, Дж; k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2К); Dtп - полезная разность температур, К.

Исходя из поверхности теплообмена выбираем аппарат со следующими характеристиками,:

Таблица 4.1

Диаметр трубочек d =38´2мм

Номинальная поверхность теплообмена 40м2

Высота труб 3000мм

Диаметр греющей камеры 800мм

Диаметр сепаратора 1200мм

Общая масса аппарата 3000кг

Общая высота аппарата 11000мм

4.2 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции dн находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

, (4.1)

где aв=9,3+0,058tст2 – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2*К).

tcт2 – температура изоляции со стороны окружающей среды; для аппаратов работающих на открытом воздухе tcт2=10С0; tcт1 – температура изоляции со стороны аппарата tcт1= tг.п.; tв – температура окружающей среды.

aв=9,3+0,058*10=9,88Вт/м2*К

В качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезит + 15% асбеста) имеющего коэффициент теплопроводности lн=0,09Вт/м2*К.

Получим

Принимаем толщину тепловой изоляции 0,121м.

4.3 Выбор штуцеров

Диаметр штуцеров определим из уравнения расхода

, (4.2)

где V - секундный расход жидкости или пара, м3/с; w - скорость жидкости или пара в штуцерах, м3/с, принимаем по практическим данным,: