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符号说明Q --传热量,Jλ--蛇管壁材料的导热系数,W/(m.K)Δtm--对数平均温差,Kdi,do,dm--分别为蛇管的内径、外径和对数平均直径,mK--总传热系数,W/(m2.K)Dc--蛇管圈中心圆直径,mτ--传热时间,sRe--雷诺数M--加热物料流量, kg/s Re=dj2nρCp--物料的比热容,J/(kg.K)Pr--普朗特数Δt--物料进出口温差,K μ--物料粘度,Pa.sαT--对流辐射联合传热系数,W/(m2.K)μw--釜壁温度下的物料粘度,Pa.st --环境温度,Kρ--物料密度,kg/m3tw --釜外壁温度,Kn --搅拌器转速,r/minAw --釜外壁面积,m2dj--搅拌器直径,mα1,α2--分别为釜内物料和蛇管内载体的对流传W--冷凝水量,kg/s 热系数,W/(m2.K)l--浸没物料中的蛇管长,mR1 , R2--分别为蛇管外和蛇管内的污垢层热阻系T--蒸汽温度,K 数,m2.K/Wmi--每隔室料液的质量,kgb--蛇管壁厚度,mti、tc--料液进出口温度,K
湿法冶金生产中常常使用机械搅拌釜,由于多数反应均是在一定温度下进行的,物料在釜内要经历加热、混合及反应等操作,过程涉及到热量交换,因此搅拌釜的设计就必须考虑换热装置。而传热效果的好坏,对物料混合的快慢、均匀程度、反应时间长短和结果都有直接影响。 反应釜的传热采取在容器外部或内部设置换热装置的方式,用得最普遍的是用夹套和内部设置蛇管的形式。与夹套传热相比,蛇管沉浸在物料中,热量损失小,传热效果好,传热系数一般要高30%。而且蛇管还能起到导流筒和挡板的作用,可改变液体的流动状态,减小旋涡,强化搅拌效果。 蛇管设计的一般过程为根据设计参数确定蛇管的传热面积,再根据蛇管的结构及安装形式选定管长。在确定总的传热量和给出传热时间的条件下,传热面积的大小取决于传热效果的好坏,即传热系数K的大小。K值可以通过计算各对流传热系数求得,也可以由经验值选定。对流传热系数的计算公式都由实验拟合获得,不同釜结构、搅拌器形式和加热方式的对流传热系数实验公式各不相同,目前的设计手册仅给出了部分结构的计算公式[4]。如果所设计的搅拌釜不满足公式条件,K的大小只能由经验估算,但误差较大,一般取K值的下限,宁可出现传热面积盈余,也要保证介质达到反应温度。 |