Расчет физико-химических свойств водяного пара

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский химико-технологический университет

Им. Д. И. Менделеева

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Расчётно – графическая работа

По процессам и аппаратам химической

Технологии

(Задание 2)

Выполнила:

Студентка группы КС-30

Балашкина Юлия

Москва 2013

Оглавление

1. Техническое задание. 3

2. Расчет подогревателя исходной смеси. 3

2.1. Расчет физико-химических свойств смеси. 3

2.2. Расчет физико-химических свойств водяного пара. 5

2.3. Расчет теплообменника. 6

2.3.1. Определение расхода греющего пара. 6

2.3.2. Расчет ориентировочной поверхности теплообмена. 6

2.3.3. Выбор конструкции и уточненный расчет теплообменника. 7

2.3.4. Поверочный расчет теплообменника. 12

Техническое задание

Условие задания:

Смесь	Метанол - вода
Молярная доля НК	0.14 кмоль/кмоль
Расход смеси	6.1 т/ч
Температура смеси	18^○C

Задание 2: Тепловой расчет теплообменника – подогревателя исходной смеси

1) Определить расход пара, с учетом того, что температура кипения смеси на 20^○C ниже температуры греющего пара.

2) Подобрать теплообменник (кожухотрубный, пластинчатый или «труба в трубе») с запасом поверхности 10÷30%

3) Выполнить проверочный расчет теплообменника

Примечания:

1) Конденсат отводится при температуре конденсации

2) Теплообменник, включенный в задание 1, в тепловом расчете не учитывать

3) Теплообменник считать изготовленным из стали (с незначительной коррозией)

Расчет подогревателя исходной смеси

Расчет физико-химических свойств смеси

Температура кипения смеси (рассчитана в задании 1)

Для расчета используется средняя температура на входе в ТО и на выходе из него

В таблице представлены основные физико-химические свойства индивидуальных компонентов сырья, необходимые для расчета свойств смеси при средней температуре в теплообменнике и атм. давлении.

Метанол: ; X_нк= 0.14
Т, ^○C	ρ, кг/м³	µ, Па*с	C_p, Дж/(кг*К)	λ, Вт/(м*К)
50	765	396 * 10^-6	2640	0.207
60	755	351 * 10^-6	2703	0.205

Вода: ; X_тк= 0.86
Т, ^○C	ρ, кг/м³	µ, Па*с	C_p, Дж/(кг*К)	λ, Вт/(м*К)
50	988	549 * 10^-6	4190	0.648
60	983	469 * 10^-6	4211	0.659

где,

C_p , Дж/(кг*К) – теплоемкость;

λ, Вт/(м*К) – коэффициент теплопроводности;

Для удобства дальнейших расчетов все характеристики исходной смеси (холодного теплоносителя) обозначаются индексом «2», а характеристики водяного пара (горячего теплоносителя) обозначаются индексом «1».

Значения плотности и вязкости смеси были рассчитаны в задании 1:

Расчет массовой теплоемкости смеси производится по формуле:

Расчет коэффициента теплопроводности смеси рассчитывается по методике Филиппова. Данный метод пригоден для расчета теплопроводности любой смеси жидкостей (даже в случае сильно полярных компонентов погрешность расчета находится в пределах 3 – 5%).

Т. к. λ_тк> λ_нк, то расчетная формула будет следующей:

Для жидкостей с неизвестным значением коэффициента А, его значение принимается равным 0.72.

Расчет физико-химических свойств водяного пара

Исходная смесь в подогревателе нагревается до температуры кипения водяным паром. Согласно условию, температура греющего пара на 20^○C выше, чем температура кипения смеси, то есть начальная температура горячего теплоносителя:

Т. к. конденсат насыщенного водяного пара отводится при температуре конденсации (без охлаждения), то можно считать, что горячий теплоноситель не изменяет своей температуры в процессе теплообмена, т. е.: