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

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

l_ст = 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 D_a = 600 мм, трубами размером 25х2; двухходовой, с общим количеством труб n = 240 шт, длиной труб 3 м.

Средняя движущая сила процесса теплопередачи составляет Dt_ср = 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 + Q_пот

G₁c₁(t_1Н – t_1К), = 1,05 ∙ G₂c₂(t_2К – t_2Н),

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_2К – t_2Н),= 1,2  ∙10⁶ /[4190 ∙ (80 – 20)] = 4,8 кг/с,

3.  Средняя движущая сила процесса теплопередачи

Схема движения теплоносителей – противоток.

t_1Н                                                                       t_1К

Δt_б                                                                                        Δt_м

t_2К                                                                          t_2Н

Dt_б = 180 – 80 = 100 °С.

Dt_м = 40 – 20 = 20 °С.

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

Δt_ср = (Δt_б – Δt_м)/ln(Δt_б/Δt_м) =  (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 F_Д =113м², диаметром корпуса Dк =600 мм, длиной труб L = 6 м, диаметром труб d_труб = 25 мм, общим числом труб n=240шт.