Теплоотдача при охлаждении реактора водой, проходящей через гладкую цилиндрическую рубашку корпуса к стенкам корпуса

Теплоотдача при механическом перемешивании

Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи при охлаждении реактора водой

Если в реакторе происходит процесс охлаждения реакционной массы с перемешиванием механической мешалкой, то коэффициент теплоотдачи к реакционной массе, Вт/(м²∙К), определяется по уравнению (3.1). Расчет проводят аналогично приведенному в п. 3.1 при средней температуре реакционной массы (инвертного раствора), t _ср = 70 °С.

,

,

,

Вт/(м²∙К).

Коэффициент теплоотдачи от жидкости, проходящей через гладкую цилиндрическую рубашку корпуса к стенкам корпуса [8] a₁, Вт/(м²∙К) рассчитываем по формуле

, (3.13)

где и f – коэффициенты из табл. 3.2; – теплопроводность теплоносителя, Вт/(м·К) [6]; H _руб – высота цилиндрической части рубашки, м.

Параметр определяют по формуле

, (3.14)

где , – соответственно температура стенки и средняя расчетная температура теплоносителя в рубашке, °С; – параметр, для воды определяется по табл. 3.3.

Таблица 3.2 – Зависимость коэффициентов и f от произведения критериев

		f
До 10^-3	0,450
От 10^-3 до 5·10^2	1,180	0,125
От 5·10^2 до 2·10^7	0,540	0,250
Более 2·10^7	0,135	0,330

Таблица 3.3 – Параметр для воды, используемой в качестве теплоносителя

Температура воды, °С	×10^-9	Температура воды, °С	×10^-9
	2,64		68,0
	8,0
	15,5
	27,0
	39,0

В первом приближении эти температуры находят по выражениям:

, (3.15)

, (3.16)

где , и – соответственно температура перемешиваемой среды, температуры теплоносителя на входе в рубашку и на выходе из неё, °С.

°С.

При этом значение (конечная температура охлаждающей воды °С) является заданной величиной, так же можно её определить по объёмному расходу теплоносителя V _T, м³/с. Уточним

, (3.17)

где и – плотность, кг/м³ и удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг×К) при средней температуре [2]; – количество тепла, отданного хладоагенту, Вт.

Объёмный расход теплоносителя V _T, м³/с, определим из массового расхода G’ _в, кг/с:

, (3.18)

°С,

°С,

,

Вт/(м²×К).

При расчёте температуры стенки апарата используют метод последовательных приближений, в соответствии с которым по формуле (3.19) определяют температуру стенки аппарата во втором приближении и сравнивают её с температурой стенки в первом приближении :

, (3.19)

где F – площадь теплообменной поверхности выбранного аппарата, м²;
Q – количество тепла, отданного хладоагенту, Вт.

°С.

Для проверки точности приведеного расчета следует определить параметр , характеризующий степень приближения температуры в первом приближении к расчетной температуре во втором приближении по формуле:

, (3.20)

.

При приближение считается удовлетворительным. Тогда средняя разность температур будет определяться по уравнению:

, (3.21)

где t – температура среды (заданная величина), °С.

В том случае, когда , температура стенки принимается равной значению и расчёт повторяется.

Принимаем = =37 °С, тогда:

,

Вт/(м²×К),

°С,

.

Итак, для получения удовлетворительных результатов расчёта, приняли температуру стенки = 37 °С, тогда:

°C,

Вт/(м²×К).

Коэффициент теплопередачи К, Вт/(м²∙К), при охлаждении реактора водой определяется по уравнению (3.11):

Вт/(м²∙К).

Дата добавления: 2015-06-04