Коэффициент теплопередачи для первого корпуса К определяют по уравнению аддитивности термических сопротивлений:

                                              (1.50)

где α₁, α₂ – коэффициенты теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке и от кипящего раствора к стенке соответственно, Вт/(м²·К);

δ – толщина стенки, м;

λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К).

Примем, что суммарное термическое сопротивление равно термическому сопротивлению стенки δ_ст/λ_ст и накипи δ_н/λ_н. Термическое сопротивление загрязнений со стороны пара не учитываем.

 (м²∙К)/Вт

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к стенке α₁ равен:

                                                 (1.51)

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

ρ_ж1, λ_ж1, μ_ж1 – соответственно плотность (кг/м³), теплопроводность [Вт/(м∙К)], вязкость (Па∙с) конденсата при средней температуре плёнки t_пл = t_г1 – Δt₁/2,

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

Средняя температура пленки в каждом корпусе равна:

t_пл1 =

t_пл2 =  

t_пл3 =  

Физические свойства конденсата заданного раствора при средней температуре плёнки сведём в таблицу 5.

Таблица 5 Физические свойства конденсата при средней температуре плёнки

Расчёт α₁ ведут методом последовательных приближений. В первом приближении примем Δ t ₁ = 5 °С. Тогда:

 Вт/(м²∙К)

Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение:

                                                                (1.52)

где q – удельная тепловая нагрузка, Вт/м²;

          Δ t _ст – перепад температур на стенке, °С;

Δ t ₂ – разность между температурой стенки со стороны раствора и температурой кипения раствора, °С.

                                °С       (1.53)

Тогда:

                      °С                   (1.54)

Коэффициент теплопередачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубах при условии естественной циркуляции раствора [6] равен:

                    (1.55)

где ρ_ж, ρ_П, ρ₀ – соответственно плотность жидкости, пара и пара при абсолютном давлении р = 1 ат., кг/м³;

σ – поверхностное натяжение, Н/м;

 μ – вязкость раствора, Па∙с.

Физические свойства раствора в условиях кипения приведены в таблице 6.

Таблица 6 Физические свойства кипящих растворов и их паров

 Вт/(м²∙К).

Проверим правильность первого приближения по равенству удельных тепловых нагрузок

  Вт/м²                   (1.56)

 Вт/м²             (1.57)

Как видим, q ^’ ≈ q ^” . Если расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 5%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчивают. Находим К₁

 Вт/(м²∙К)

Далее рассчитываем коэффициент теплопередачи для второго корпуса К₂. Примем в первом приближении Δ t ₁ = 5 °С. Для определения К₂ найдём

 Вт/(м²∙К)

 °С

 °С

 Вт/(м²∙К)

 Вт/м²

 Вт/м²

Как видим, q ^’ ≈ q ^” . Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 5%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчиваем и находим К₂

 Вт/(м²∙К)

Далее рассчитываем коэффициент теплопередачи для третьего корпуса К₃. Примем в первом приближении Δ t ₁ = 5 °С. Для определения К₃ найдём

 Вт/(м²∙К)

 °С

 °С

 Вт/(м²∙К)

 Вт/м²

 Вт/м²

Как видим, q ^’ ≈ q ^” . Так как расхождение между тепловыми нагрузками не превышает 5%, на этом расчёт коэффициентов α₁ и α₂ заканчиваем и находим К₃

 Вт/(м²∙К)