Реферати

Розрахунок кожухотрубного теплообмінника


Розрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаРозрахунок кожухотрубного теплообмінникаДано:

Матеріальний баланс колони:

кг/від

Перетворення масового % у мольні долі:

Тепловий баланс теплообмінника:

Згідно з табл xlvii (PR, 543)

Згідно з рис. XI (PR, 562)

кал/кгс Дж/кгК

Споживання води:

кг/с (Д., 32)

Ф/х властивості води при t-re 30С

кг/м3

Вт/(мК)

Пас

Середня логарифмічна різниця температур:

ВІД

F/x cвластивості cсуміш метилового спирту і води з масовою часткою метилового спирту 7% при температурі 30 С

кг/м3 (Т. 1-101, Перрі, 51)

Коефіцієнт динамічної в’язкості суміші розраховується за рівнянням Томаса (ф. 1-91, Перрі, 26):

де

,

температура суміші;

константа в’язкості, що визначається підсумовуванням атомних і структурних компонентів суміші.

Для суміші метиловий спирт-вода,

(т. 1-14, Перрі, 26)

Таким чином,

Пас

Коефіцієнт теплопровідності суміші органічних рідин і води можна розрахувати з достатньою точністю за допомогою рівняння Краго (1-70, Перрі, 22):

,

де відносна густина суміші рідин у воді, що дорівнює в даному випадку 0,99

Таким чином

Питома теплоємність розчинів органічних рідин може бути розрахована за методом Джонсона і Хуанга з використанням присадкових компонентів (т. 1-7, Перрі, 15). Для суміші вода-метиловий спирт з вмістом спирту 7% за масою теплоємність практично дорівнює теплоємності води при температурі 30 градусів, або дорівнює

Дж/(кгK) (р. XI, PR, 562)

Пустимо спирт по трубах, а воду – в затрубний простір.

Об’ємне споживання алкоголю та води:

м3/s (PR, 216)

м3/s (PR, 216)

Згідно v.4.8 (ПР, 172), мінімальне значення Кор для турбулентного режиму дорівнює 2п’ять0 Вт/(mK)

Довідкова поверхня — це:

м2 м2

У теплообмінних трубах 25х2 мм за ГОСТ 15120-79 витрата спирту при Reодин>10000 має бути щонайменше:

м/c (PR, 216)

Площа потоку трубного простору повинна бути не менше:

м2

Кожухотрубний холодильник найменшого діаметра 159 мм з 13 трубами має площу 0,510-2 м2 (Таблиця 4.12, ПР215). Отже, турбулентний потік спирту можна забезпечити лише в апараті з меншим діаметром трубного простору, тобто в теплообміннику «труба в трубі».

Варіант 1. Теплообмінник «труба в трубі» (ГОСТ 9930-78).

    1. Розглянемо апарат з труб 89х4 мм (зовнішні) і 57х3,5 (внутрішні). Швидкість спирту в трубах для забезпечення турбулентного руху повинна бути не менше:

м/c (PR, 216)

Кількість паралельних труб 57х3,5 мм, при цьому

(PR, 217)

Прийняти n=2. Визначаємо критерій Рейнольдса і швидкість алкоголю:

м/s (PR, 217)

(PR, 217)

Критерій Рейнольдса відповідає турбулентному руху.

Для води:

(PR, 217)

де 0,024 — еквівалентний діаметр, що дорівнює 0,081-0,057

1.2. Намалюємо схему процесу теплообміну. За таблицею 4.1 (ПР, 151) знаходимо, що тепловіддача для спирту і вода (турбулентний режим для обох рідин) ур описаний. 4.17. (PR, 154)

Коефіцієнт беремо рівним 1.

Зважаючи на те, що температури стінок на стороні спирту і води ще невідомі, для обох потоків візьмемо коефіцієнт, рівний одиниці.

а) Коефіцієнт теплопередачі для спирту:

(PR, 217)

Критерій Нуссельта для алкоголю:

Коефіцієнт тепловіддачі від спирту до стіни:

вт//(м2K)

(PR, 217)

б) Коефіцієнт теплопередачі для води.

Критерій Прандтля для води при 30 градусах.

Критерій Нуссельта для води:

Коефіцієнт теплопередачі від стіни до води:

вт//(м2K)

Термічна стійкість стіни і забруднення (таблиця. XXXI, PR, 531)

Приймемо коефіцієнт теплопровідності матеріалу стіни рівним коефіцієнту теплопровідності сталі, тобто рівним 46,5

м2К/вт

Величина теплопровідності 1860 була обрана виходячи з забрудненої води, оскільки суміш у трубі являє собою воду з домішкою органічної рідини.

Коефіцієнт теплопередачі:

вт/2K)

Щільність поверхневого теплового потоку:

вт/м2

1.3. Визначимо приблизні значення І виходячи з того, що

,

де сума

Давайте знайдемо:

(PR, 218)

отже:

Введемо поправку до коефіцієнтів тепловіддачі:

Критерій Прандтля для алкоголю при

Критерій Прандтля для води при

Виправлений коефіцієнт теплопередачі для спирту:

Виправлений коефіцієнт теплопередачі для води:

Виправлені значення:

вт/2K)

вт/м2

Розрахункова площа поверхні теплообміну:

м2

З запасом 10%: m2

Поверхня теплообміну одного елемента довжиною 6 м:

м2

Кількість елементів у кожній з двох секцій (гілок):

шт.

Загальна кількість елементів:

шт.

Варіант 2. Холодильник кожухотрубний діаметром 159 мм з трубами 25х2 мм (ГОСТ 15120-79)

Рейт і критерій Рейнольдса для алкоголю:

м/від

Швидкість і критерій Рейнольдса для води:

м/від

де 0,910-2 — прохідний перетин кільцевого простору між перегородками за ГОСТ 15120-79.

де 0,025 – зовнішній діаметр труб, що визначає лінійний розмір у випадку поперечного потоку.

Варіант 2 Холодильник кожухотрубний діаметром 159 мм з трубами 25х2 мм (ГОСТ 15120-79)

Рейт і критерій Рейнольдса для алкоголю:

м/від

Швидкість і критерій Рейнольдса для води:

м/від

де — проточний перетин затрубного простору між перегородками за ГОСТ 15120-79.

Для потоку в трубах при Reодин значення тcТ.один. впливає на вибір формули розрахунку через добуток грпр. Встановимо значення температури стін, виходячи з того, що

Приймаємо виходячи з попереднього розрахунку (теплообмінник «труба в трубі»)

а) коефіцієнт теплопередачі для води (Re2 = 8671,6)

При поперечному промиванні трубного пучка струменем при Re > 1000 рекомендоване співвідношення

Візьмемо = 0,6 (157, ПР). Критерій Прандтля для алкоголю:

Потім

вт//(м2K)

б) Коефіцієнт теплопередачі для спирту (Reодин = 6873)

Щоб вибрати формулу розрахунку, визначаємо добуток (PrGr) при визначальній температурі — середня температура прикордонного шару. (PR, 154)

ВІД

Фізичні властивості спирту при температурі 27,5С:

кг/м3 (Т. 1-101, Перрі, 51)

Пас

Дж/(кгK) (р. XI, PR, 562)

Для визначення Nu2 з цим співвідношенням і Re > 3500 скористаємося таблицею. 4,4 (PR, 155)

У цих межах критерій Нуссельта за формулою 4.28 (PR, 155)

,

де n = 0,11 при нагріванні, n=0,25 при охолодженні. У нашому випадку n=0,25.

динамічний коефіцієнт в’язкості суміші при температурі стінки.

У нашому випадку його можна прийняти рівним коефіцієнту динамічної в’язкості при температурі суміші.

вт//(м2K)

Коефіцієнт теплопередачі:

вт//(м2K)

Щільність поверхневого теплового потоку:

вт/м2

Уточнюйте значення

Нарешті і

Розрахункова площа поверхні теплообміну:

м2.

З запасом 10% m2

Приймаємо для монтажу пристрої довжиною 3 м (ГОСТ 15120-79 (ПР, 215).

Площа поверхні теплообміну одного апарату за середнім діаметром труб:

м2

Необхідна кількість пристроїв:

Прийняти N = 9. Поверхневий запас у цьому випадку становить:

%

Таким чином, видно, що перший варіант теплообмінника («труба в трубі») має меншу витрату металу і вищий показник Рейнольдса в порівнянні з кожухотрубним теплообмінником.

Розрахуємо економічні параметри теплообмінника «труба в трубі».

табл. 1. «Технічні характеристики теплообмінника»

Показники

трубний простір

кільцевий простір

середа

Ім’я

метанол

Вода

Токсичність

токсичний

Нетоксичний

Вибухонебезпечність

невибухонебезпечний

невибухонебезпечний

Агресивність

Агресивний

Неагресивний

Температура

93,5 (на вході)

40 (вихід)

Робочий тиск, МПа

Місткість апарату, м3

Поверхня теплообміну, м2

2.81

Матеріалом деталей апарату, що контактують з метанолом, є сталь Х18Н9Т ГОСТ 5632-72, решта ст. 3 ГОСТ 380-71.

Матеріалом ущільнювальних прокладок є азбестокартон ГОСТ 2850-58.

Матеріалом прокладок у різьбових з’єднаннях є алюміній марок А95, А85, А8, А7, А6, А5, А0, А (ГОСТ 11069-64).

Кількість елементів у кожній з двох секцій (гілок):

шт.

Загальна кількість елементів:

шт.

Таким чином, вартість елементів теплообмінника з розрахунку 100 руб. за елемент складе 1100 руб. Маса апарату «труба в трубі» 2200 кг.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *