Курсовая работа: Процессы и аппараты химической технологии

где - внутренний диаметр труб; - динамический коэффициент вязкости начального раствора при средней температуре ; Re – критерий Рейнольдса.

По формуле 3.21 при  для воды получаем:

,

а по формуле 3.20 для раствора находим:

,

Для обеспечения интенсивного теплообмена подбираем аппарат с  турбулентным режимом течения теплоносителей. Раствор направляется в трубное пространство, греющий пар – в межтрубное.

Максимальное проходное сечение считаем при критерии Рейнольдса :

,

минимальное – при :

.

По полученному оценочному значению поверхности теплопередачи с учетом  и , в качестве подогревателя, мы выбираем по (/3/ табл. 1.2 стр. 6) 2-у ходовый теплообменник, с внутренним диаметром кожуха , числом труб , поверхностью теплообмена , длиной труб , проходным сечением  и числом рядов труб , расположенных в шахматном порядке.

3.5.2 Подробный расчет теплообменного аппарата

3.5.2.1 Теплоотдача в трубах

Находим, что теплоотдача для раствора  описывается уравнением:

,                        (3.25)

где - критерий Нуссельта; - поправочный коэффициент; Re – критерий Рейнольдса; Pr – критерий Прандтля; - критерий Прандтля при температуре стенки трубы.

Коэффициент  примем равным 1, полагая, что  (/1/, табл. 4.3, стр. 153), где - длина труб, - эквивалентный диаметр. Критерий Рейнольдса рассчитываем по формуле:

,                                                (3.26)

где - средняя скорость потока,  и - соответственно плотность раствора и динамический коэффициент вязкости, при средней температуре .

По формуле  3.7 плотность раствора при  и % масс. равняется:

,

.

Среднюю скорость потока определяем по формуле:

Учитывая, что для труб круглого сечения диаметр труб и эквивалентный диаметр совпадают, то для труб получаем:

.

Критерий Прандтля находим по формуле:

,                                                 (3.27)

где - удельная теплоемкость, ; - коэффициент теплопроводности, ; - динамический коэффициент вязкости, .

Коэффициент теплопроводности при  и % масс. по формуле 3.15 равняется:

,

.

Таким образом, критерий Pr при  и  равняется:

Коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке:

.

С учетом формулы 3.25 получаем:

,                    (3.28)

.

3.5.2.2 Теплоотдача при пленочной конденсации водяного пара

Для водяного пара в случае конденсации на пучке горизонтальных труб осредненный по всему пучку коэффициент теплопередачи  можно рассчитать по формуле:

,                                             (3.29)

где - поправочный множитель, учитывающий влияние числа труб по вертикали; - наружный диаметр труб; =7430 (взято из /1/, табл.4.6, стр. 162 при температуре конденсации греющего пара); - разность средней температуры конденсации греющего пара  и температуры стенки со стороны греющего пара :

.

Поправочный множитель  находим по (/1/, рис. 4.7, стр. 162) для шахматного расположения труби при числе рядов труб по вертикали :

.

Имеем:

.

3.5.2.3 Расчет коэффициента теплопередачи

I.  Первое приближение.

Принимаем в первом приближении . Тогда температура стенки со стороны греющего пара равняется:

.

Тогда по формуле (3.29) получаем:

.

При этом удельный тепловой поток от пара к стенке равен:

.

Сумма термических сопротивлений равна:

,

где - соответственно термические сопротивления загрязнений со стороны греющего пара, стенки и со стороны раствора.

По (/1/, табл. XXXI, стр. 531) находим:

,

.

Для стенки:

,

где - толщина стенки, - коэффициент теплопроводности стали (/1/, табл. XXVIII, стр. 529).

,

.

Поскольку удельный тепловой поток от пара к стенке  равен удельному тепловому потоку через стенку , то можно получить:

,

при этом  - температура стенки со стороны раствора равна:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11