загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з теплотехніки » Розрахунок кожухотрубчасті теплообмінника

Розрахунок кожухотрубчасті теплообмінника

Дано:

Матеріальний баланс колони:

кг / с

Перерахунок масових% в молярний частки:

Тепловий баланс теплообмінника:

За табл. XLVII (П.Р., 543)

За рис. XI (П.Р., 562)

кал / кг (з Дж / кг (К

Витрата води:

кг / с (Д., 32)

Ф / г властивості води при т-рі 30С

кг / м3

Вт / (м (К)

Па (с

среднелогаріфміческая різниця температур:

С

Ф / х cвойства cмеси метилового спирту і води з масовою часткою метилового спирту 7% при температурі 30 С

кг / м3 (т. 1-101, Перрі, 51)

Коефіцієнт динамічної в'язкості суміші розраховується за рівнянням
Томаса (ф. 1-91, Перрі, 26):

, де

,

температура суміші;

постійна в'язкості, що визначається шляхом підсумовування атомних і структурних складових суміші.

Для суміші метиловий спирт-вода,

(т. 1-14, Перрі, 26)

Таким чином,

Па (с

Коефіцієнт теплопровідності суміші органічних рідин і води з достатнім ступенем точності можна порахувати за рівнянням краги

(1-70, Перрі, 22):

,

де відносна щільність суміші рідин по воді, що дорівнює в даному випадку 0.99

Таким чином

Питому теплоємність розчинів органічних рідин можна порахувати за методом Джонсона і Хуанга за допомогою адитивних складових (т. 1-7,
Перрі, 15). Для суміші вода-метиловий спирт при вмісті спирту 7% по масі, теплоємність практично дорівнює теплоємності води при т-рі 30 градусів, або дорівнює

Дж / (кг (К) (р. XI, П .Р., 562)

Пустимо спирт по трубах, а воду - в міжтрубному просторі.

Об'ємний витрата спирту і води:

м3 / с (П.Р, 216)

м3 / с (П.Р, 216)

Згідно т.4.8 (П.Р., 172 ) мінімальне значення Kop для турбулентного режиму становить 250 Вт / (м (К)

Орієнтовна поверхня становить:

м2 м2

В теплообмінних трубах 25х2 мм по ГОСТ 15120-79 швидкість течії спирту при Re1> 10000 повинна бути не менше:

м / c (П.Р, 216)

Прохідне перетин трубного простору має бути не менше:

м2

кожухотрубчасті холодильник найменшого діаметру 159 мм з числом труб
13 має площу 0.5 ( 10-2 м2 (табл. 4.12, П.Р, 215). Отже турбулентний плин спирту можна забезпечити тільки в апараті з меншим діаметром трубного простору, тобто в теплообміннику "труба в трубі".

Варіант 1 Теплообмінник "труба в трубі" (ГОСТ 9930-78).

1. Розглянемо апарат, виготовлений з труб 89х4 мм (зовнішня) і

57х3.5 (внутрішня). Швидкість спирту в трубах для забезпечення турбулентного руху повинна бути не менше:

м / c (П.Р., 216)

Число паралельно працюючих труб 57х3.5 мм , при цьому

(П.Р., 217)

Приймемо n = 2. Визначимо критерій Рейнольдса і швидкість для спирту:

м / с (П.Р., 217)

(П.Р., 217)

Критерій Рейнольдса відповідає турбулентному руху.

Для води:

(П.Р., 217)

де 0.024 - еквівалентний діаметр, рівний 0.081-0.057

1.2. Складемо схему процесу теплопередачі. За табл. 4.1 (П.Р., 151) знаходимо, що тепловіддача для спирту та води (турбулентний режим у обох рідин) описується ур. 4.17. (П.Р., 154)

Коефіцієнт приймемо рівним 1

З огляду на те, що температури стінок з боку спирту та води поки невідомі, приймемо співмножник рівним одиниці для обох потоків.

А) Коефіцієнт тепловіддачі для спирту:

Критерій Прандтля для спирту при 25.9 градусах

(П.Р., 217)

Критерій Нуссельта для спирту:

Коефіцієнт тепловіддачі від спирту до стінки:

Вт / (м2 (К)

(П.Р., 217)

б) Коефіцієнт тепловіддачі для води.

Критерій Прандтля для води при 30 градусах.

Критерій Нуссельта для води:

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до води:

Вт / (м2 (К)

Термічний опір стінки і забруднень (табл. XXXI, П.Р., 531)

Приймемо коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, рівним коефіцієнту теплопровідності сталі, тобто рівним 46.5

м2 (К / Вт

Величина теплової провідності 1860 вибрана з розрахунку забрудненої води, так як суміш в трубі являє собою воду з домішкою органічної рідини.

Коефіцієнт теплопередачі:

Вт / (м2 (К)

Поверхнева щільність теплового потоку:

Вт / м2

1.3. Визначимо орієнтовно значення і, виходячи з того, що

, де сума

Знайдемо:

( П.Р., 218)

Отже:

Введемо поправку в коефіцієнти тепловіддачі:

Критерій Прандтля для спирту при

Критерій Прандтля для води при

Уточнений коефіцієнт тепловіддачі для спирту:

Уточнений коефіцієнт тепловіддачі для води:

виправлені значення:

Вт / (м2 (К)

Вт / м2

Розрахункова площа поверхні теплопередачі:

м2

З запасом 10%: м2

Поверхня теплообміну одного елемента довжиною 6 м .:

м2

Число елементів у кожній з двох секцій (гілок):

шт.

Загальне число елементів:

шт.

Варіант 2 кожухотрубчасті холодильник діаметром 159 мм з трубами 25х2 мм (ГОСТ 15120-79)

Швидкість і критерій Рейнольдса для спирту:

м / с

Швидкість і критерій Рейнольдса для води:

м / с

де 0.9 (10-2-прохідне перетин міжтрубному простору за ГОСТ 15120-79.

де 0.025 - зовнішній діаметр труб, що визначає лінійний розмір при поперечному обтіканні.

Варіант 2 кожухотрубчасті холодильник діаметром 159 мм з трубками 25х2 мм (ГОСТ 15120-79)

Швидкість і критерій Рейнольдса для спирту:

м / с

Швидкість і критерій Рейнольдса для води:

м / с

де - прохідний перетин міжтрубному простору між перегородками по ГОСТ 15120-79.

Для потоку в трубах при Re1 <10000 значення tcт.1. впливає на вибір розрахункової формули через твір GrPr. Задамося значеннями температур стінки, виходячи з того, що

Приймемо виходячи з попереднього розрахунку (теплообмінник "труба в трубі ")

а) коефіцієнт тепловіддачі для води (Re2 = 8671.6)

При поперечному омивання потоком трубного пучка при Re> 1000 рекомендується співвідношення

Приймемо = 0.6 (157, П.Р.). Критерій Прандтля для спирту:

Тоді



Вт / (м2 (К)

б) Коефіцієнт тепловіддачі для спирту (Re1 = 6873 )

Для вибору розрахункової формули визначимо твір (PrGr) при визначальною температурі - середній температурі прикордонного шару. (П.Р., 154)

С

Фізичні властивості спирту при температурі 27.5С:

кг / м3 (т. 1-101, Перрі, 51)
Па (с

Дж / (кг (К) (р. XI, П.Р., 562)




Для визначення Nu2 при даному співвідношенні і Re> 3500 скористаємося табл.
4.4 (П.Р., 155)
У даних межах критерій Нуссельта за формулою 4.28 (П.Р. , 155)

,

де n = 0.11 при нагріванні, n = 0.25 при охолодженні. В нашому випадку n = 0.25.
динамічний коеффіцент в'язкості суміші при температурі стінки.
У нашому випадку можна прийняти рівним динамічному коефіцієнту в'язкості при температурі суміші.

Вт / (м2 (К)

Коефіцієнт теплопередачі:

Вт / (м2 (К)

Поверхнева щільність теплового потоку:

Вт / м2

Уточнимо значення


Остаточно і

Розрахункова площа поверхні теплопередачі:

м2.

З запасом 10 % м2

Приймаємо до установки апарати довжиною 3 м (ГОСТ 15120-79 (П.Р., 215).

Площа поверхні теплообміну одного апарату по середньому діаметру труб :

м2

Необхідне число апаратів:

Приймемо N = 9. Запас поверхні при цьому складає:

%


Таким чином видно, що перший варіант теплообмінника ("труба в трубі") має меншу металоємність і більше число Рейнольдса в порівнянні з кожухотрубчатого теплообмінником.
Проведемо розрахунок економічних параметрів теплообмінника "труба в трубі".


Табл. 1. "Технічні характеристики теплообмінника"
| Показники | Трубное | Міжтрубний |
| | простір | простір |
| середу | Найменування | Метанол | Вода |
| | Токсичність | Токсична | нетоксичних |
| | Вибухонебезпечність | невибухонебезпечних | невибухонебезпечних |
| | Агресивність | Агресивна | неагресивних |
| | Температура | 93.5 (на вході) | 40 (на виході) |
| Робочий тиск, МПа | | |
| Ємність апарату, м3 | | |
| Поверхня теплообміну, м2 | 2.81 |

Матеріал деталей апарату, що стикаються з метанолом - сталь Х18Н9Т ГОСТ
5632-72, інших ст. 3 ГОСТ 380-71.
Матеріал герметизирующих прокладок - картон азбестовий ГОСТ 2850-58.
Матеріал прокладок в різьбових з'єднаннях - алюміній марок А95, А85, А8,
А7, А6, А5, А0, А (ГОСТ 11069-64).

Число елементів у кожній з двох секцій (гілок):

шт.

Загальне число елементів:

шт.

Таким чином, витрати на елементи теплообмінника з розрахунку 100 руб. за елемент складуть 1100 рублів. Маса апарату "труба в трубі" - 2200 кг.


загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар