Пространство и процесс |
Физические величины |
Обозначения |
Числовые значения |
Ссылка на источник |
Межтрубное пространство, конденсация пара |
Средняя температура конденсата, ºС |
|
132,9 |
[23], табл. XXXIX |
Плотность конденсата, кг/м3 |
ρ1 |
932,4 |
||
Удельная теплоемкость, Дж/(кг·K) |
с1 |
4270 |
||
Теплопроводность конденсата, Вт/(м·K) |
λ1 |
0,6857 |
||
Динамическая вязкость, Па·с |
μ1 |
|
||
Кинематическая вязкость, м2/с |
ν1 |
|
||
Трубное пространство, нагревание метанола |
Средняя температура метанола, ºС |
tср2 |
56,72 |
[23], табл. ІV; [23], рис. V, рис. X…XІ, рис. XІІІ |
Плотность метанола, кг/м3 |
ρ2 |
855,1 |
||
Удельная теплоемкость, Дж/кг·К |
с2 |
3009,6 |
||
Теплопроводность метанола, Вт/м·К |
λ2 |
0,1779 |
||
Динамическая вязкость, Па·с |
μ2 |
|
||
Кинематическая вязкость, м2/с |
ν2 |
|
||
Критерий Прандтля |
Pr2 |
10,6 |
Ориентировочный расчет площади поверхности аппарата. Выбор конструкции аппарата и материалов для его изготовления. Ориентировочным расчетом называется расчет площади теплопередающей поверхности по ориентировочному значению коэффициента теплопередачи K, выбранному из [4]. Принимаем K от конденсирующегося водяного пара к водно-спиртовой смеси равным K = 550 Вт/(м2·К), тогда ориентировочно значение площади аппарата вычислим по формуле (33)
м2.
Учитывая, что в аппарате
горячим теплоносителем является пар, то для
высокой интенсивности теплообмена со стороны метанола необходимо обеспечить турбулентный режим движения, который
достигается обычно при скоростях течения метанола в трубах аппарата м/с
(до 1,0 м/с) [4].
Для изготовления
теплообменника выберем трубы стальные
бесшовные диаметром мм. Необходимое число труб в аппарате n, обеспечивающее такую скорость, определим из уравнения расхода
,
(36)
где м3/с
– заданный объемный расход метанола;
–
внутренний диаметр теплообменных труб; n – число труб в аппарате, шт.
Из формулы (36)
.
Такому
числу труб в одном ходе 28
шт. и площади поверхности аппарата F = 16,1 м2 по ГОСТ 15118-79 и ГОСТ 15122-79
наиболее полно отвечает двухходовой теплообменник
диаметром 325 мм, с числом труб 56 (в одном ходе 28
шт.), длиной теплообменных труб 4000 мм и площадью
поверхности 17,5 м2.
Проверим скорость движения метанола в трубках аппарата
м/с.
Значение скорости находится в рекомендуемых пределах, поэтому выбор конструкции аппарата закончен.
Так как теплоносители (пар и этанол) не являются агрессивными, то для изготовления основных узлов и деталей (ГОСТ 15120-79) выберем материалы по группе материального исполнения M1:
· кожух ВСтЗсп5 ГОСТ 14637-89;
· крышки ВСтЗсп5 ГОСТ 14637-89;
· трубы сталь 10 ГОСТ 8733-87.
Коэффициент теплопроводности стали λст = 46,5 Вт/(м·K). [23].
Приближенный расчет коэффициентов теплоотдачи и коэффициента теплопередачи. Приближенным расчетом называется расчет коэффициентов α и K по формулам, не учитывающим влияние температуры стенки теплопередающей поверхности на интенсивность теплоотдачи.
Коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара на пучке вертикальных труб рассчитывается по формуле [23]
, где
– усредненный для всего пучка
коэффициент, зависящий от расположения труб в пучке,
; n = 56 шт. – общее число труб в
теплообменнике; d = 0,025 м – наружный
диаметр труб;
– теплопроводность,
плотность, вязкость конденсата при температуре конденсации; G – массовый расход
конденсирующегося пара, G = D = 0,311 кг/с;
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.