Расчет и проектирование ректификационной установки. Минимальное флегмовое число. Коэффициент избытка флегмы. Результаты расчетов рабочего флегмового числа, страница 8

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 λ_ст = 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;