Расчет выпарного аппарата. Расчет абсорбера. Расчет теплообменных аппаратов, страница 4

где dст = 0,002 м – толщина стенки трубки;

lст = 17,5 Вт/м×К – теплопроводность нержавеющей стали [1 c.529 ];

r1 = r2 = 1/5800 м×К/Вт – тепловое сопротивление загрязнений сте

нок  [1 c/531];

S(d/l) = 0,002/17,5 + 1/5800 + 1/5800 = 4,6×10-4 м×К/Вт.

8.  Коэффициент теплопередачи

При расчете коэффициента теплопередачи учитывают коэффициенты теплоотдачи и термическое сопротивление:

9.  Поверхность теплообмена:

Требуемая поверхность теплообмена рассчитывается из уравнения теплопередачи:

Выбираем теплообменный аппарат с поверхностью теплообмена 57 м2, диаметром кожуха Da = 600 мм, трубами размером 25х2; двухходовой, с общим количеством труб n = 240 шт, длиной труб 3 м.

Средняя движущая сила процесса теплопередачи составляет Dtср = 72,14 0С и превышает 50 0С, теплообменный аппарат должен иметь линзовый компенсатор для компенсации возможных температурных деформаций.

Расчет теплообменного аппарата для охлаждения готового продукта

1.  Теплофизические свойства теплоносителей

Горячий теплоносителей – 100 % -ная фосфорная кислота при 20 0С и температуре кипения:

Таблица 2.5.

Свойства, ед. измерения

при 40 0С

при температуре кипения

При средней температуре

Плотность, ρ, кг/м3

1748

1636

1692

Теплопроводность, λ, Вт/м×К

0,68

0,67

0,68

Вязкость, µ, Па×с

47 ∙ 10-3

5,8 ∙ 10-3

26,4 ∙ 10-3

Теплоемкость, ср, Дж/кг×К

2020

-

-

Холодный теплоноситель- оборотная вода

Таблица 2.6.

Свойства, ед. измерения

при 20 0С

при 80 0С

При средней температуре

Плотность, ρ, кг/м3

998

972

988

Теплопроводность, λ, Вт/м×К

0,599

0,675

0,648

Вязкость, µ, Па×с

1,0 ∙ 10-3

1,66 ∙ 10-3

1,55 ∙ 10-3

Теплоемкость, ср, Дж/кг×К

4190

4180

4190

2.  Уравнение теплового баланса

Количество теплоты, отводимое от упаренной кислоты:

Q1 = Q2 + Qпот

G1c1(t – t), = 1,05 ∙ G2c2(t – t),

где 1,05 – коэффициент, учитывающий потери в окружающую среду.

G1 =4,19 кг/с

Q1 = 4,19 ∙ 2020 ∙ (180–40) = 1,2  ∙106 Вт.

Расход охлаждающей воды:

G2 = Q1 / c2(t – t),= 1,2  ∙106 /[4190 ∙ (80 – 20)] = 4,8 кг/с,

3.  Средняя движущая сила процесса теплопередачи

Схема движения теплоносителей – противоток.

t                                                                       t

Δtб                                                                                        Δtм

t2К                                                                          t

Dtб = 180 – 80 = 100 °С.

Dtм = 40 – 20 = 20 °С.

так как Dtб/Dtм =  100/20 = 5 > 2, то средняя разность температур рассчитывается как средняя логарифмическая:

Δtср = (Δtб – Δtм)/ln(Δtб/Δtм) =  (100 - 20)/ln(100/20) = 49,72 0С

4.  Коэффициент теплопередачи

Для процесса переноса теплоты от жидкости к воде примем приближенное значение коэффициента теплопередачи

К = 200 Вт/(м2 К).

Поверхность теплообмена определяем из уравнения теплопередачи:

Выбираем двухходовой теплообменник типа ТП с действительной поверхностью теплообмена FД =113м2, диаметром корпуса Dк =600 мм, длиной труб L = 6 м, диаметром труб dтруб = 25 мм, общим числом труб n=240шт.