Химия. Примеры решения задач контрольной работы

Предварительный выбор стандартного теплообменника

Расчет ориентировочной площади теплопередающей поверхности . Определим интервал, в котором должно находиться значение . Площадь теплопередающей поверхности рассчитывается из основного уравнения теплопередачи (4.1). Задавшись минимальным   и максимальным  коэффициентом теплопередачи, рассчитаем и . При теплопередаче при вынужденном движении теплоносителя (раствора) от конденсирующегося пара к водному раствору (или воде) К или  Вт/(м2·К) [3, стр. 24], [4, стр. 172]. Таким образом, примем =3000 и =700 Вт/(м2·К). А при вынужденном движении теплоносителя, от конденсирующегося пара к органическим жидкостям или их растворам, К ниже: К(120340) Вт/(м2·К)

=34 м2; =8 м2.

Таким образом, теоретическая, ориентировочная поверхность теплопередачи  должна быть (м2).

Введем обозначения для параметров теплоносителей: для горячего – индекс «1»; для холодного – индекс «2».

Подбор стандартного теплообменника на основе ориентировочного значения поверхности теплопередачи . Определим скорость , которая соответствует турбулентному течению раствора по трубам теплообменника (>10000).

Из (1.4) найдем  при Re = 10000:

.  (4.13)

Зададимся диаметром труб: примем стандартные трубы 25х2 мм, т.е.внутренний диаметр труб ==21·10–3 м; а наружный ==25.10–3 м с помощью найденных теплофизических свойств раствора (табл.4.2) получим: = 0,27 (м/с).

Рассчитаем число труб одного трубного хода теплообменника n, которое обеспечит заданный расход раствора:

Из (1.1) получим

=4,83.10–3 (м3/с).

Тогда, согласно (1.5) и (1.6) получим

;

  = 51,67 (шт.) = 52 трубы в одном ходе.

Итак, для того, чтобы режим движения раствора был турбулентным, в аппарате должно быть не более 52 труб диаметром 25×2 мм, с общей площадью теплопередающей поверхности не более 34 м2.

Согласно ГОСТ 15118–79, ГОСТ 15120–79 и ГОСТ 15122–79
[4, а также табл. 11, табл.12 приложения] этому условию удовлетворяют теплообменники:

Таблица 4.3

Подходящие варианты стандартных теплообменников

Основные характеристики

Вариант теплообменника

1

2

Диаметр кожуха D, мм

400

600

Число ходов z

2

4

Число труб на один ход в трубной зоне

50

51

Общее число труб N

100

206

Выбираем двухходовой теплообменник (вариант 1) как наиболее простой.

Уточненный (поверочный) расчет площади
теплопередающей поверхности

Q

 

Рис. 4.3. Развернутая температурная схема
процесса

Химия. Примеры решения задач контрольной работы