Расчет и проектирование установки для очистки газовоздушной смеси от аммиака для предотвращения вредного выброса в атмосферу, страница 12

                                                                                                      (4.1.1)

где  ρ₂⁰ – плотность аммиака при 0 °С (согласно источнику [2] равная 0,771 кг/м³).

Расход аммиака G₂, кг/с:

                                                                                                      (4.1.2)

где  V_г – расход газовой смеси при нормальных условиях, м³/с (равный 2,78 м³/с);

y_н – начальное содержание аммиака в газовоздушной смеси, доли (равное 0,05).

Тепловая нагрузка аппарата Q, Вт:

                                                                                                      (4.1.3)

где  c₂ – теплоемкость аммиака при 10 °С, Дж/(кг·К) (согласно источнику [4] равна 2,1·10³ Дж/(кг·К));

t_2к – конечная температура аммиака, °С (20 °С);

t_2н – начальная температура аммиака, °С (0 °С).

Расход пара G₁, кг/с:

                                                                                                      (4.1.4)

Средняя разность температур Δt_ср, °С:

                                                                                                      (4.1.5)

Коэффициент теплопередачи в пластинчатом подогревателе от конденсирующего пара к газу согласно таблице 2.1 источника [5, стр. 48] составляет K = 6 – 12 Вт/(м²·К) (для свободного движения). Учитывая, что коэффициенты теплопередачи в пластинчатых теплообменниках выше, чем их ориентировочные значения, принимаем K = 20 Вт/(м²·К).

Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплопередачи F_ор, м², составит:

                                                                                                      (4.1.6)

Рассмотрим пластинчатый подогреватель поверхностью F = 1 м², поверхностью пластины f = 0,2 м², с числом пластин N = 8 шт. (согласно таблице 2.13 источника [5, стр. 63]).

Скорость газа в каналах ω₂, м/с:

                                                                                                      (4.1.7)

где  S – плотность поперечного сечения канала, м² (равная 17,8·10^-4 м² согласно таблице 2.14 источника [5, стр. 63]).

Число Рейнольдса для аммиака Re₂:

                                                                                                      (4.1.8)

где  d_э – эквивалентный диаметр канала, м (принимаем равным 8,8·10^-3 м согласно таблице 2.14 источника [5, стр. 63]);

μ₂ – динамическая вязкость аммиака при 10 °С, Па·с (равная 1·10^-5 Па·с согласно источнику [6]).

Коэффициент диффузии аммиака в газовой фазе D_г, м²/с:

                                                                                                           (4.1.9)                                                            где  D_г⁰ – коэффициент диффузии аммиака в газовой фазе при нормальных условиях, м²/с (равен 17·10^-6 м²/с согласно Приложению 7 на стр. 121 источника [3]).

Диффузионный критерий Прандтля для аммиака Pr₂:

                                                                                                                            (4.1.10)

 

Так как число Рейнольдса Re₂ входит в пределы 50 : 30000, а критерий Прандтля Pr₂ – в пределы 0,7 : 80, то режим движения аммиака принимаем турбулентным.

Коэффициент теплоотдачи к аммиаку α₂, Вт/(м²·К):

                                                                                                    (4.1.11)

где  λ₂ – теплопроводность аммиака при 10 °С (равная 1,55·10^-2 Вт/(м·К) согласно источнику [6]);

а – коэффициент для турбулентного режима, равный 0,065 согласно источнику [5, стр. 52];

b, c – показатели степени для турбулентного режима, равные b = 0,73 и c = 0,33 согласно источнику [5, стр. 52].

Для определения коэффициента теплоотдачи от пара примем, что разность температур конденсации и стенки равна Δt = 10 °С. Приведенную длину канала выбираем из таблицы 2.14 источника [5, стр. 63] равной L = 0,518 м.

Тогда число Рейнольдса для пара Re₁ будет составлять: