Рефераты Расчет кожухотрубчатого теплообменника

Вернуться в Теплотехника

Расчет кожухотрубчатого теплообменника
Дано:

[pic]

Материальный баланс колонны:

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]кг/с

[pic]

[pic]

Пересчет массовых % в мольные доли:

[pic]



Тепловой баланс теплообменника:

[pic]

[pic]

По табл. XLVII (П.Р., 543)

[pic]

По рис. XI (П.Р., 562)

[pic]кал/кг(с [pic] Дж/кг(К

[pic]


Расход воды:

[pic] кг/с (Д., 32)

Ф/х свойства воды при т-ре 30С

[pic]кг/м3
[pic]Вт/(м(К)
[pic]Па(с

Среднелогарифмическая разность температур:

[pic] [pic]



[pic]

[pic]С

Ф/х cвойства cмеси метилового спирта и воды с массовой долей метилового
спирта 7% при температуре 30 С

[pic]кг/м3 (т. 1-101, Перри, 51)

Коэффициент динамической вязкости смеси рассчитывается по уравнению
Томаса (ф. 1-91, Перри, 26):

[pic], где

[pic],
[pic]температура смеси;
[pic]постоянная вязкости, определяемая путем суммирования атомных и
структурных составляющих смеси.

Для смеси метиловый спирт-вода,

[pic] (т. 1-14, Перри, 26)

Таким образом,

[pic] Па(с

Коэффициент теплопроводности смеси органических жидкостей и воды с
достаточной степенью точности можно посчитать по уравнению Краго
(1-70, Перри, 22):

[pic],

где [pic]относительная плотность смеси жидкостей по воде, равная в
данном случае 0.99



Таким образом

[pic]

Удельную теплоемкость растворов органических жидкостей можно посчитать
по методу Джонсона и Хуанга с помощью аддитивных составляющих (т. 1-7,
Перри, 15). Для смеси вода-метиловый спирт при содержании спирта 7% по
массе, теплоемкость практически равна теплоемкости воды при т-ре 30
градусов, или равна

[pic]Дж/(кг(К) (р. XI, П.Р., 562)

Пустим спирт по трубам, а воду – в межтрубном пространстве.

Объемный расход спирта и воды:

[pic]м3/с (П.Р, 216)

[pic]м3/с (П.Р, 216)

Согласно т.4.8 (П.Р., 172) минимальное значение Kop для турбулентного
режима составляет 250 Вт/(м(К)

Ориентировочная поверхность составляет:

[pic]м2 [pic]м2

В теплообменных трубах 25х2 мм по ГОСТ 15120-79 скорость течения спирта
при Re1>10000 должна быть не менее:

[pic] м/c (П.Р, 216)

Проходное сечение трубного пространства должно быть не менее:

[pic]м2



Кожухотрубчатый холодильник наименьшего диаметра 159 мм с числом труб
13 имеет площадь 0.5(10-2 м2 (табл. 4.12, П.Р,215). Следовательно
турбулентное течение спирта можно обеспечить только в аппарате с меньшим
диаметром трубного пространства, т.е. в теплообменнике "труба в трубе".

Вариант 1. Теплообменник "труба в трубе" (ГОСТ 9930-78).

1. Рассмотрим аппарат, изготовленный из труб 89х4 мм (наружная) и
57х3.5 (внутренняя). Скорость спирта в трубах для обеспечения
турбулентного движения должна быть не менее:

[pic] м/c (П.Р.,216)

Число параллельно работающих труб 57х3.5 мм, при этом

[pic] (П.Р.,217)

Примем n=2. Определим критерий Рейнольдса и скорость для спирта:

[pic]м/с (П.Р.,217)

[pic] (П.Р., 217)

Критерий Рейнольдса соответствует турбулентному движению.

Для воды:

[pic]
[pic] (П.Р.,217)

где 0.024 – эквивалентный диаметр, равный 0.081-0.057
1.2. Составим схему процесса теплопередачи. По табл. 4.1 (П.Р., 151)
находим, что теплоотдача для спирта и воды (турбулентный режим у обеих
жидкостей) описывается ур. 4.17. (П.Р., 154)

[pic]

Коэффициент [pic] примем равным 1.
Ввиду того, что температуры стенок со стороны спирта [pic]и воды [pic]
пока неизвестны, примем сомножитель [pic] равным единице для обоих потоков.

а) Коэффициент теплоотдачи для спирта:


Критерий Прандтля для спирта при 25.9 градусах


[pic] (П.Р., 217)

Критерий Нуссельта для спирта:

[pic]

Коэффициент теплоотдачи от спирта к стенке:

[pic] Вт/(м2(К)
(П.Р., 217)

б) Коэффициент теплоотдачи для воды.

Критерий Прандтля для воды при 30 градусах.

[pic]

Критерий Нуссельта для воды:

[pic]

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде:

[pic] Вт/(м2(К)
Термическое сопротивление стенки и загрязнений (табл
Добавить в Одноклассники    

 

Rambler's Top100