Расчет теплообменного аппарата для нагрева 4 кг/с 27 % раствора бензола в толуоле от 18 до 97,9 градусов, страница 5

Ориентировочно определим максимальную величину площади поверхности теплообмена, приняв минимальное значение коэффициента теплопередачи для теплообмена при конденсации дистиллята /4, стр 172/:

Кмин = 300 Вт/( м2×К).

Максимальная площадь поверхности теплообмена:

,                                                                                   (*.3.3)

где Fмакс – максимальная площадь поверхности теплообмена, м2;

Q – теплота, расходующаяся в процессе теплообмена, Вт;

Кмин – минимальный коэффициент теплопередачи, Вт/( м2×К);

Dtср – средняя разность температур, °С;

Для более интенсивного теплообмена принимаем турбулентный режим движения теплоносителя (Re ³ 10000), следовательно, скорость теплоносителя в трубах должна быть больше w2`. Диаметр труб принимаем 25´2 мм:

,                                                                                 (*.*.1.5)

где  w`мин - минимальная скорость теплоносителя в трубном пространстве, м/с;

m2 – динамическая вязкость холодного теплоносителя, Па×с;

d2 – диаметр труб теплообменника, м;

r2 – плотность холодного теплоносителя, кг/м3;

Максимальное число труб:

,                                                                      (*.3.6)

где n`макс – максимальное число труб;

V2 – объемный расход смеси, м3/с;

d2 – диаметр труб теплообменника, м;

w`мин - минимальная скорость теплоносителя в трубном пространстве, м/с;

Выберем по максимальной поверхности теплообмена и по числу труб наиболее подходящий конденсатор: с диаметром кожуха 600 мм, диаметром труб 25´2 мм, числом труб 240, двуходовый (ГОСТ – 15122-79).

Уточним значение критерия Рейнольдса:

,                                                                                    (*.3.7)

где Re2 – критерий Рейнольдса;

n`макс – максимальное число труб;

n – число труб в выбранном теплообменнике, учитывая число ходов;

Найдем критерий Прандтля при средней температуре охлаждающей воды:

,                                                                                              (*.*.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:

,                                         (*.3.9)

где Nu2 – критерий Нусельта;

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

el = 1                    /4, стр 153/.

Re2 – критерий Рейнольдса;

Pr2 – критерий Прандтля для холодного теплоносителя;

Prст – критерий Прандтля для холодного теплоносителя при температуре стенки;

Примем   (Pr2/ Prст)0,25 = 1,05  с последующей проверкой.

Коэффициент теплоотдачи /4, стр 151/:

,                                                                                          (*.3.10)

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

Nu2 – критерий Нусельта;

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

d2 – диаметр труб теплообменника, м;

Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара органической жидкости на пучке горизонтальных труб /4, стр 161/:

,                                                             (*.3.11)

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

e – поправочный множитель, учитывающий влияние труб по вертикали;

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

r1 – плотность горячего теплоносителя, кг/м3;

L – длина труб, на которых происходит конденсация паров, м;

n – число труб теплообменника;

m1 – динамическая вязкость горячего теплоносителя, Па×с;

G1 – расход паров горячего теплоносителя, кг/с;

e = 0,6     /1, стр 53/.

Расход паров посчитаем по формуле:

,                                                                                          (*.3.12)

где G1 – расход паров горячего теплоносителя, кг/с;