Расчет коэффициента теплоотдачи для трубного пространства (ацетон) и межтрубного пространства (вода).

Для обеспечения турбулентного течения раствора в трубном пространстве (Re > 10000) необходима скорость:

Число труб, обеспечивающих расход раствора при Re = 15000:

По табл. XXXIV по F _ор и n выбираем для расчета кожухотрубчатый теплообменник. Наиболее подходящим является двухходовой кожухотрубный теплообменник с 226/2=113 трубками, диаметры которого равны d = 0,021. Площадь варьируется от 30 до 123 м² в соответствии с длиной труб от 1,5 до 6 метров.

Итак, рассчитываем 226-трубный теплообменник с внутренним диаметром кожуха D _кож.вн. = 600 мм.

Пересчитываем скорость и критерий Рейнольдса для трубного пространства:

Развитое турбулентное течение (Re>10000). Воспользуемся номограммой (рис. VII), полагая (Pr₁ /Pr_ст1)^0,25 = 1, т.к. вода нагревается (см. «Теплоотдача» п.7).

Значение критерий Pr для воды при 18,5 °С находим по табл. XXXIX:

Pr = 7,395.

По номограмме (рис. XII) находим Nu=120. Тогда:

Nu₁ ž l ₁120ž 0,51

a‘_воды = = = 2914 Вт/(м² ž К).

d _внутр 0,021

где l₁= 0,51 Вт/(м ž K) – коэффициент теплопроводности воды при 18,5 °С.

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для ацетона по уравнению:

a‘_ацетон = 3,78 l ,

где: l_ац = 0,14

ρ₁= 770 кг/м³

μ₁= 0,285ž 10 ^-3

G₁ – расход ацетона.

a = 3,78 ž 0,141 = 259,9 Вт/(м²žК)

Сумма термических сопротивлений:

S r _cт = r _ст + r _загр1 + r _загр2 = d_ст/l_ст + r _загр1 + r _загр2 = 0,002/46,5 + 1/5800 +

+ 1/2900 = 5,6 ž 10 ^-4 м² ž К /Вт,

где r _ст = 46,5 Вт / (м² ž К) (табл. XXVIII, [1]);

r _загр1= 1/5800 м² ž К/Вт (табл. XXXI, [1]);

r _загр2 = 1/2900 м² ž К/Вт(табл. ХХХI, [1]).

Коэффициент теплопередачи:

Определяем расчетную площадь поверхности теплообмена:

Определяем площадь поверхности теплообмена с запасом:

= 82,5 1,2 = 99 м²

Длина каждой секции:

L = F / (nπd_ср) = 99 / (226 3,14 0,023) = 6 м.

По табл. XXXIV выбираем теплообменник с 266 трубами с поверхностью F = 102 м², длина труб - 5 метров и с внутренним диаметром кожуха D _кож.вн. = 600 мм…

ВЫВОД

В химической технологии теплообменные аппараты довольно широко распространены, применяются в различных производствах легкой и тяжелой промышленности. Для обеспечения того или иного технологического процесса применяются различные типы теплообменных аппаратов. Основную группу теплообменных аппаратов, применяемых в промышленности, составляют поверхностные теплообменники, в которых теплота от горячего теплоносителя передается холодному теплоносителю через разделяющую их стенку.

Холодильники — теплообменники, которые предназначены для охлаждения (водой или другим нетоксичным, непожаро- и невзрывоопасным хладоагентом) жидких и газообразных сред.

В ходе приближённых вычислений площадь поверхности теплообмена составила F=82,5 м² при коэффициенте теплопередачи К=210,52 Вт/(м²*К).

По каталогу был выбран кожухотрубчатый теплообменник с поверхностью теплообмена F=102 м².

Запас площади теплообмена для нашего теплообменника составило 16,77 %, что укладывается в допустимые значения.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов / Под редакцией члена-корреспондента АН СССР П.Г.Романкова. - 10-е издание, переработанное и дополненное. - Л.: Химия, 1987. – 576 с., ил.

2. Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М., Курочкина М.И. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи). - Л.: Химия, 1993. - 496 с.

3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. - 9-е изд., исправл. - М.: Химия, 1973. - 752 с.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под редакцией Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1991. - 496 с.

5. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1987. - 496 с.

6. Циборовский Я. Процессы и аппараты химической технологии. Перевод с польского под редакцией П.Г.Романкова. - Л.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1958. - 932 с.

7. Хоблер Т. Теплопередача и теплообменники: Пер. с польск. - Л.: Госхимиздат, 1961. - 820 с.

8. Кичигин М.А., Костенко Г.Н. Теплообменные аппараты и выпарные установки. - М. -Л.: Госэнергоиздат, 1955. - 392 с.

9. Яблонский П.А. Проектирование тепло- и массообменной аппаратуры химической промышленности. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1978. - 85 с.

10. Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т.1 / Пер. с англ., под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова.: М.: Энергоатомиздат, 1987. - 560 с.

Дата добавления: 2015-10-13