Расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси бензол – уксусная кислота (Подбор теплообменного аппарата для подогрева исходной смеси), страница 2

Аналогично расчетам в первом варианте в качестве первого приближения значение температуры  примем как девять десятых от средней разности температур теплоносителей:

При этом температура внутренней стенки труб

а определяющая температура

Значение произведения (Gr₂Pr₂) при 98,445 °С

Поскольку (Gr₂Pr₂)>8*10⁵ и Re₂<3500, то критерий Нуссельта

Коэффициент теплоотдачи к исходной смеси

Плотность теплового потока от внутренней поверхности труб к смеси

Температура наружной поверхности труб

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к наружной поверхности труб

Плотность теплового потока от пара к трубам

что более чем в три раза превышает первое приближение для . Следовательно, значение температуры t_w2 должно быть увеличено.

В качестве второго приближения принимается  

Плотность теплового потока от внутренней поверхности труб к смеси

Температура наружной поверхности труб

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к наружной поверхности труб

Плотность теплового потока от пара к трубам

что отличается от  в два раза.

В качестве третьего приближения принимается  

Плотность теплового потока от внутренней поверхности труб к смеси

Температура наружной поверхности труб

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к наружной поверхности труб

Плотность теплового потока от пара к трубам

что отличается от  на (9544-9063)/9063=0,05=5%.

Значение коэффициента теплопередачи

Площадь необходимой поверхности теплопередачи

Расчетная поверхность теплообменника с 82 трубами длиной 3 м может быть определена по внутреннему диаметру труб:                       

Следовательно, с запасом (19-17)/17=0,117=11,7% необходимая поверхность теплопередачи  обеспечивается данным теплообменником.

2.2.3 Расчет конструктивных параметров теплообменника

К расчету принимает теплообменник со следующими исходными данными:

1.  наружный диаметр кожуха, D_н             400 мм;

2.  условное давление в кожухе, Р_у,к         0,4 Мпа;

3.  условное давление в трубах, Р_у,т          0,112 Мпа;

4.  трубы, d_нхSxL                                        25х2х3 м;

5.  поверхность теплообмена, F_c               19 м².

Материалы элементов теплообменника:

1.  корпус          09Г2С;

2.  трубы           Сталь 20;

3.  крышка, распределительная камера, трубные решетки     09Г2С.

Расчет обечайки

Номинальная расчетная толщина стенки обечайки, работающей под внутренним давлением, исходя из прочности, определяется по формуле

где Р – внутреннее избыточное давление, Мпа;

D – диаметр обечайки, м;

[σ] – допускаемое напряжение для материала обечайки при 142,9 ºС;

φ_Р – коэффициент прочности продольного сварного шва /6/.

Внутреннее избыточное давление определяется по формуле

где Р_С – внутреннее давление, Мпа;

ρ_ж – плотность водяного пара при 142,9 ºС;

Н_ж – высота столба жидкости, м.

Тогда номинальная расчетная толщина стенки обечайки

Выбираем прибавку на окружение толщины С₀=1,31 мм. Суммарная прибавка к номинальной расчетной толщине стенки

где С_к=1 мм – прибавка на коррозию.

С=1+1,31=2,31 мм.

Толщина стенки с учетом прибавок

Допускаемое давление в обечайке при назначенной толщине

Выбор опоры

Установка аппаратов на фундаменты или несущие конструкции осуществляется с помощью опор. Выбор типа опоры зависит от условий: места установки аппарата (в помещении или на открытой площадке), соотношения высоты к диаметру аппарата, массы аппарата.

Для рассматриваемого аппарата выберем опору типа 2 на нагрузку     0,02 МН /6, прил. 5/.

Основные геометрические параметры опоры (лапы):

1.  ширина опоры L, мм                                             50

2.  ширина опорной поверхности L₁, мм                 60

3.  толщина ребра и опорной поверхности s, мм     4

4.  ширина подкладного листа L₂, мм                      75

5.  длина подкладного листа Н₁, мм                         120