Читайте также:
|
|
Произведём расчёт теплообменного аппарата, предназначенного для отвода тепла, выделяющегося в ходе процесса окисления в колонне.
Изначально примем к установке теплообменник согласно ГОСТу 15118-79 [12] и проверим, возможно ли его использование для нормального поддержания технологического режима.
Таблица 8
Длина труб | м | |
Поверхность теплообмена | ||
Число ходов z | ||
Диаметркожуха | мм | |
Диаметр труб | 25x2 | мм |
Число труб n |
Исходя из материального баланса, массовый приход шихты составляет 46461,03 кг/час. Удельная теплоёмкость шихты составляет 260,81 Дж/кг·К, начальная температура - 125 , конечная - 122 . Плотность шихты , динамическая вязкость , теплопроводность .
В качестве хладагента используется вода с температурой . Физико-химические свойства воды: плотность воды , динамическая вязкость , теплопроводность Вт/моль·К.
Тепловая нагрузка аппарата составляет Вт, расход охлаждающей воды 0,029 м /с.
Произведём уточненный расчёт коэффициента теплопередачи.
где и - коэффициенты теплоотдачи шихты и воды соответственно, Вт/(м*К);
- сумма температурных сопротивлений, Вт/( *К).
Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для трубного пространства .
В трубное пространство подаётся шихта =46461,03 кг/час = 12,91кг/сек.
Плотность шихты =754,30кг/ .
Объёмная скорость шихты равна
,
Внутренний диаметр трубы равен .
Линейная скорость , м/с, находится по формуле
,
где G – объёмная скорость подачи, сек; d – внутренний диаметр трубы, м; n – число труб в теплообменнике; z – число ходов в теплообменнике.
Следовательно, линейная скорость шихты
.
Динамическая вязкость сырья 0,000135 Па*с.
Критерий Рейнольдса
,
где w – линейная скорость, м/с; d – внутренний диаметр трубы, м; - плотность шихты, ;
динамическая вязкость, Па*с;
, т.е. режим турбулентный.
Для турбулентного режима критерий Нуссельта рассчитывается по формуле
,
где
, где - удельная теплоёмкость шихты=260,81 Дж/(кг К); - удельная теплопроводность шихты=0,121 Вт/(м К), - динамическая вязкость шихты =0,000135 Пас.
.
Критерий Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи:
,
где - коэффициент теплоотдачи, В/(м К); - критерий Нуссельта; - коэффициент теплопроводности, Вт/(м К); - внутренний диаметр трубы, м;
Коэффициент теплоотдачи окисляемой шихты:
.
Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для межтрубного пространства .
В межтрубное пространство реактора подается вода.
Объёмный расход воды найдем по формуле:
Рассчитаем площадь межтрубного пространства:
Эквивалентный диаметр находим по формуле:
Определим скорость воды в межтрубном пространстве:
Критерий Рейнольдса для воды:
, т.е. режим турбулентный.
Для турбулентного режима критерий Нуссельта рассчитывается по формуле
,
где
, где - удельная теплоёмкость воды=4181,1 Дж/(кг К);
- удельная теплопроводность воды=0,58 Вт/(м·К), - динамическая вязкость воды =0,000809Па·с.
.
Критерий Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи воды:
.
Термические сопротивления по справочным данным составляют:
теплопроводность стали =47 Вт/(м К);
толщина стенки =0,002м;
тепловое сопротивление для воды
Таким образом,
Коэффициент теплопередачи по формуле:
.
Тогда расчётная поверхность теплообмена по формуле:
м .
Запас составит .
Вывод: выбранный теплообменный аппарат подходит для нормального поддержания технологического режима с запасом поверхности равной 9,94%.
Дата добавления: 2015-11-26; просмотров: 45 | Нарушение авторских прав