Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
1.3.1. Розрахунок конструктивних розмірів апарату
Приймаємо, що теплообмінник виготовлений з теплообмінних труб
108 х 4 (внутрішня труба) і 159 х 4,5 (кожухова труба) (таблиця 2.9 додатку 2.1). Матеріал труб сталь Х18Н9Т. Коефіцєнт теплопровідності λ = 17,5 Вт/(м٠К).
Для забезпечення турбулентного режиму в теплообмінних трубах приймаємо число Рейнольдса Rе2 = 15٠103. Тоді швидкість руху толуолу в трубах повинна бути:
w2 = Rе2µ2 / (dвн ρ2) = 15٠103٠1,31٠10-3 /(0,1٠870) = 0,226 м/с.
Число паралельно працюючих труб (число потоків) 108 х 4:
n = G2/(0,785dвн2w2r2) = 1,389/(0,785٠0,12٠0,226٠870 = 0,899.
Приймаємо n = 1, тобто теплообмінник однопоточний.
Фактична швидкість толуолу:
w2 = G2/0,785dвн2nr2 = 1,389/(0,785٠0,12٠1٠870) = 0,2 м/с.
Критерій Рейнольдса для толуолу:
Re2 = w2d2r2/m2 = 0,2٠0,1٠870/(1,31٠10-3) = 13282,
режим руху – турбулентний.
1.3.2. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі й коефіцієнта теплопередачі
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до толуолу:
- критерій Нусельта розраховуємо по залежності (2.18):
Nu = 0,021εℓRе0,8 Рr0,43 (Рr/ Рrст)0,25,
поправочний коефіцієнт εℓ, який враховує вплив на коефіцієнт тепловіддачі відношення довжини труби L до її діаметру d приймаємо рівним одиниці, тому що для теплообмінників з діаметром теплообмінних труб 108 х 4 мінімальна довжина труб 6 м (таблиця 2.9 додатку 2.1) і відношення L/d > 50.
Приймемо у першому наближенні (Pr2/Pr2ст)0,25 = 1,
тоді
Nu2 = 0,021٠132820,8٠4,60,43 = 80,5;
a2 = Nu2l2/dвн = 80,5٠0,123/0,1 = 99,02 Вт/(м2٠К).
Коефіцієнт тепловіддачі при конденсації пари на поверхні горизонтальної труби розраховуємо по залежності (2.64):
α1 = 0,72 , (2.64)
де λ1 – коефіцієнт теплопровідності плівки конденсату, Вт/(м٠К); r – питома теплота конденсації при температурі конденсації, Дж/кг; ρ1 – густина конденсату, кг/м3; dз – зовнішній діаметр труби, м; µ1 - в’язкість конденсату, Па٠с; Δt = tконд – tст.1.
Приймемо в першому наближенні температуру стінки як середньоарифметичну між температурою конденсації пари і середньою температурою толуолу
tст.1 = (t1к + t2ср)/2 = (133,5 + 81,1)/2 = 107,30С.
Тоді Δt = 133,3 – 107,3 = 260С.
α1 = 0,72 = 1278,5 Вт/(м2٠К)
Приймаємо теплову провідність забруднень збоку конденсату 5800 Вт/(м2٠К) й таку саму теплову провідність зі сторони толуолу (таблиця 2.2 посібника).
К = = 87,11 Вт/(м2٠К)
Перевіримо температуру tст.1 за рівнянням:
tст.1 = tк – К٠Δtср/α1 = 133,5 – 87,11٠52,4/1278,5 = 129,9 0С.
Висновок: прийнята раніше температура tст.1 (107,30С) значно відрізняється від розрахованої (129,9).
Друге наближення – приймаємо температуру tст.1 = 129,9 0С.
Тоді Δt = 133,5 – 129,9 = 3,60С.
Перерахуємо α1 і К:
α1 = 0,72 = 2103,6 Вт/(м2٠К);
К = = 89,44 Вт/(м2٠К)
Перевіримо температуру стінки:
tст.1 = 133,5 – 89,44٠52,4/2103,6 =131,270С.
Розрахована і прийнята температури стінки відрізняються незначно, тому третього наближення не робимо.
1.3.3. Розрахунок необхідної поверхні теплообміну і вибір стандартизованого теплообмінника.
З основного рівняння теплопередачі
F = Q/(К٠Δtср) = 189٠103/(89,44٠52,4) = 40,3 м2.
Вибираємо за таблицею 2.9 додатку 2.1 нерозбірний теплообмінник з наступними параметрами:
- діаметр теплообмінних труб…………………………..108 х 4 мм;
- число паралельних потоків…………………………….1;
- діаметр кожухових труб………………………………..159 х 4,5;
- довжина кожухових труб……………………………….12 м;
- кількість послідовно з’єднаних секцій……………… 10;
- загальна поверхня теплообміну……………………….. 40,6 м2.
Дата публикования: 2014-11-19; Прочитано: 499 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!