Температурний режим апарату

Тепловий розрахунок

Розрахунок кожухотрубного підігрівача.

Приклади розрахунку теплообмінників

Спіральні теплообмінники

Пластинчаті теплообмінники

Гідравлічний опір для кожного теплоносія визначають по залежності [6]:

ΔР = , (2.92)

де L – приведена довжина каналів, м (табл. 2.11 додатку 2.1); d_е – еквівалентний діаметр каналів, м;

х – число пакетів (ходів) для даного теплоносія; w_ш – швидкість у штуцерах на вході і виході, м/с; ξ = а ₁/Rе – для ламінарного руху, ξ = а ₂/Rе^0,25 – для турбулентного руху.

Коефіцієнти а ₁ і а ₂ залежать від типу (площі) пластини:

Таблиця 2.7

Площа пластини, м² 0,2 0,3 0,6 1,3

а ₁ 425 425 320 400

а ₂ 19,6 19,3 15,0 17,0

Для визначення швидкості у штуцерах в таблиці 2.11 додатку 2.1 приведені діаметри умовних проходів штуцерів. Якщо швидкість рідини у штуцерах менш ніж 2,5 м/с, їх гідравлічний опір можна не враховувати.

Гідравлічний опір для кожного теплоносія з достатньою для інженерних розрахунків точністю можна розрахувати за формулою [9]:

ΔР = 0,011 Па, (2.93)

де L – довжина спіралі, м; ρ – густина теплоносія, кг/м³; δ – ширина каналу, м; w - швидкість руху теплоносія в каналі, м/с; Rе = wd_е/ν.

2.3.4. Теплообмінники типу „труба в трубі”

Гідравлічний опір в теплообмінних трубах і у кільцевому просторі розраховується по залежності (2.85).

Розрахувати кожухотрубний теплообмінник для нагрівання 10 т/год. толуолу. Початкова температура толуолу – 35⁰С, кінцева – 110⁰С. Нагрівання здійснюється гріючою водяною парою тиском 0,3 МПа.

Температура конденсації насиченої водяної пари при тиску 0,3 МПа t_к = 133,5⁰С; питома теплота конденсації r = 2153 кДж/кг [1].

Рис.1. Температурна схема

Розраховуємо різниці температур теплоносіїв на кінцях теплообмінника і середню рушійну силу Δt_с.

Δt_б = t_к – t_2п = 133,5 – 35 = 98,5⁰С;

Δt_м = t_к – t_2к = 133,5 – 110 = 23,5⁰С;

Оскільки Δt_б/Δt_м > 2, середню різницю температур визначаємо як середньо логарифмічну по залежності (2.8)

Δt_ср = (Δt_б – Δt_м) / [ln (Δt_б / Δt_м)] = = (98,5 - 23,5) / ln(98,5/23,5) = 52,4⁰С.

Середні температури теплоносіїв:

- температура конденсату дорівнює температурі гріючої пари t_к = 133,5⁰С;

- середня температура толуолу

t_2ср = t_к - Δt_ср = 133,5 – 52,4 = 81,1⁰С.

При середніх температурах теплоносіїв їх теплофізичні характеристики [3]:

Толуол:

- питома теплоємність с₂ = 1,82٠10³ Дж/(кг٠К);

- коефіцієнт теплопровідності λ₂ = 0,123 Вт/(м٠К);

- коефіцієнт динамічної в’язкості µ₂ = 0,31٠10^-3 Па٠с;

- питома густина ρ₂ =870 кг/м³;

- критерій Прандтля Рr = 3,9.

Конденсат:

- теплоємність с₁ = 1,95٠10³ Дж/(кг٠К);

- питома густина ρ₁ = 932 кг/м³;

- коефіцієнт динамічної в’язкості µ₁ = 0,207٠10^-3 Па٠с;

- коефіцієнт теплопровідності λ₁ = 0,684 Вт/(м٠К)

Пара:

- густина 1,65 м³/с.

Дата добавления: 2017-02-01