Определение расхода греющего пара
Расход греющего пара определяется из уравнения теплового баланса для всего теплообменника в целом приравниванием соответствующих уравнений для горячего и холодного теплоносителей.
Уравнение теплового баланса для холодного теплоносителя (исходной смеси), не изменяющего своего агрегатного состояния.
где Q – тепловая нагрузка, Вт; t 2н , t 2к – начальная и конечная температуры смеси.
Уравнение теплового баланса для горячего теплоносителя (водяной пар), при конденсации его насыщенных паров без охлаждения конденсата:
При наличии теплоизоляции тепловые потери в аппарате незначительны, поэтому они не учитываются при составлении теплового баланса.
Определим расход греющего пара из указанных уравнений:
Расчет ориентировочной поверхности теплообмена
Необходимую поверхность теплообмена определяют из основного уравнения теплоотдачи:
где К – коэффициент теплопередачи; ∆ t ср – средняя разность температур потоков;
Разность температур потоков является движущей силой процесса теплопередачи. В аппаратах с прямо- и противоточным движением теплоносителей средняя разность температур потоков рассчитывается как среднеарифметическое (если ∆tб/∆tм ≤ 2) или как средне логарифмическое (если ∆tб/∆tм > 2) между большей (∆tб) и меньшей (∆tм) разностями температур теплоносителей на концах аппарата:
|
|
|
Для определения поверхности теплопередачи и выбора варианта конструкции теплообменного аппарата необходимо определить коэффициент теплопередачи (К). Его можно рассчитать с помощью уравнения аддитивности термических сопротивлений на пути теплового потока:
где
α1 и α2 – коэффициенты теплоотдачи со стороны теплоносителей
λст – теплопроводность материала стенки
δст – толщина стенки
ri – термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки
Т. к. α1 и α2 зависят от параметров конструкции рассчитываемого теплообменного аппарата, сначала на основании ориентировочной оценки коэффициента теплопередачи (К) приближенно определяют поверхность теплообмена (F) и выбирают конкретный вариант конструкции, а затем проводят уточненный расчет K и F.
α1 = 5*103, α2 = 0.75*103
K = 501
Тогда ориентировочное значение поверхности теплообмена составляет:
Выбор конструкции и уточненный расчет теплообменника
В химической технологии наиболее распространены теплообменники типа «труба в трубе», кожухотрубные и пластинчатые. Теплообменные аппараты «труба в трубе» эффективны лишь при небольшой поверхности теплообмена, а пластинчатые имеют довольно сложную конструкцию по сравнению с кожухотрубными при примерно равнозначной эффективности. Поэтому в качестве подогревателя исходной смеси выбирается теплообменник из класса кожухотрубных.
|
|
|
Для развитого турбулентного движения в прямых трубах значение критерия Рейнольдса должно быть больше 10000. Примем ориентировочно для холодного теплоносителя Re2=15000, и рассчитываем величину требуемого отношения числа труб теплообменника к числу ходов по формуле:
Для труб 20х2 мм: 
Для труб 25х2 мм: 
Учитывая значения Fор = 30.436 м2 и n/k, по ГОСТ 15118-79, 15120-79, 15122-79 для уточненного расчета выбирается нормализованный кожухотрубный теплообменник со следующими характеристиками:
| Диаметр кожуха | D = 400 мм |
| Диаметр труб | d = 20x2 мм |
| Число ходов по трубам | k = 2 |
| Общее число труб | n = 166 |
| Длина труб | L = 3 м |
| Площадь сечения потока между перегородками | Sпер = 0.03 м2 |
| Площадь сечения одного хода по трубам | Sхода = 0.017 м2 |
| Поверхность теплообмена | Fн = 31 м2 |
| Отношение n/k | n/k ≈ 83 |
Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 2827; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!