Расчет теплообменного аппарата для нагрева 4 кг/с 27 % раствора бензола в толуоле от 18 до 97,9 градусов, страница 11

,                                                                                              (*.5.8)

где Pr₂ – критерий Прандтля для холодного теплоносителя;

с₂ – теплоемкость холодного теплоносителя, Дж/(кг×К);

m₂ – динамическая вязкость холодного теплоносителя, Па×с;

        l₂ – теплопроводность холодного теплоносителя, Вт/( м×К);

Рассчитаем критерий Нусельта:

,                                         (*.5.9)

где Nu₂ – критерий Нусельта;

e_l – поправочный коэффициент, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи отношение длины трубы L к диаметру d₂;

e_l = 1                    /4, стр 153/.

Re₂ – критерий Рейнольдса;

Pr₂ – критерий Прандтля для холодного теплоносителя;

Pr``_ст – критерий Прандтля для холодного теплоносителя при температуре стенки;

Примем   (Pr₂/ Pr``_ст)^0,25 = 1,05  с последующей проверкой.

Коэффициент теплоотдачи /4, стр 151/:

,                                                                                         (*.5.10)

где a₂ – коэффициент теплоотдачи, Вт/( м²×К);

Nu₂ – критерий Нусельта;

l₂ – теплопроводность холодного теплоносителя, Вт/( м×К);

d₂ – диаметр труб теплообменника, м;

Найдем скорость теплоносителя в межтрубном пространстве:

,                                                                                                       (*.5.11)

где w₁ – скорость теплоносителя в межтрубном пространстве, м/с;

V₁ – объемный расход горячего теплоносителя, м³/с;

S₁ – площадь сечения межтрубного пространства, м²;

Критерий Рейнольдса:

,                                                                                      (*.5.12)

где Re₁ – критерий Рейнольдса горячего теплоносителя;

w₁ – скорость теплоносителя в межтрубном пространстве, м/с;

r₁ – плотность горячего теплоносителя, кг/м³;

m₁ – динамическая вязкость горячего теплоносителя, Па×с;

Найдем критерий Прандтля при средней температуре дистиллята:

,                                                                                              (*.5.13)

где Pr₁ – критерий Прандтля для горячего теплоносителя;

с₁ – теплоемкость горячего теплоносителя, Дж/(кг×К);

m₁ – динамическая вязкость горячего теплоносителя, Па×с;

        l₁ – теплопроводность горячего теплоносителя, Вт/( м×К);

Вычислим критерий Нуссельта для горячего теплоносителя, /4, стр 156/:

где Nu₁ – критерий Нусельта для шахматных пучков труб;

e_j – поправочный коэффициент, учитывающий влияние угла атаки;

e_j = 0,6                    /4, стр 157/.

Re₁ – критерий Рейнольдса для горячего теплоносителя;

Pr₁ – критерий Прандтля для горячего теплоносителя;

Pr`_ст – критерий Прандтля для холодного теплоносителя при температуре стенки;

Примем   (Pr₁/ Pr`_ст)^0,25 = 0,95  с последующей проверкой.

Коэффициент теплоотдачи /4, стр 151/:

,                                                                                         (*.5.14)

где a₁ – коэффициент теплоотдачи горячего теплоносителя, Вт/( м²×К);

Nu₁ – критерий Нусельта горячего теплоносителя;

l₁ – теплопроводность горячего теплоносителя, Вт/( м×К);

d₁ – внешний диаметр труб теплообменника, м;

Тепловая проводимость /4, стр 531/:

для загрязнений со стороны горячего теплоносителя     1/r₁ = 5800 Вт/( м²×К);

для загрязнений со стороны воды (среднего качества)  1/r₂ = 1860 Вт/( м²×К);

Суммарная тепловая проводимость стенки:

,                                                                            (*.5.15)

где  1/år – суммарная тепловая проводимость стенки, Вт/( м²×К);

1/r₁ – тепловая проводимость со стороны кубового остатка, Вт/( м²×К);

d - толщина стенки, м;

lст – теплопроводность стенки, Вт/( м×К);

1/r₂ – тепловая проводимость загрязнений со стороны воды, Вт/( м²×К);

В качестве материала стенки труб применим нержавеющую сталь с теплопроводностью 17,5 Вт/( м×К), /4, стр 529/.

Коэффициент теплопередачи:

,                                                                               (*.5.15)