Расчеты проводим по иной схеме.
Скорости и критерии Рейнольдса теплоносителей:
.
Теплоотдача подчиняется тем же уравнениям, что и ранее, (58) и (59).
Критерии Прандтля при средней температуре для жидкостей те же самые, что и раньше:
иТеперь примем сомножитель
равным единице для обоих потоков, что допускается в нашем случае.Тогда коэффициенты теплоотдачи от воды к стенке и от стенки к смеси найдем из формул (58), (59) и (55):
Смесь:
.Вода:
.Коэффициент теплопередачи:
.Ввиду того, что тепловой поток постоянен, найдем:
где сумма равна
Проверим:
.Отсюда температуры стенок:
.Введем поправку в коэффициент теплоотдачи, определив
:Смесь:
По формуле (60) определим
, учитывая, что вязкость, теплоемкость и теплопроводность берутся при температуре стенки .Их можно найти по формулам: (17, 18а, б), (49,50а, б) и (51,52а, б):
.Вода:
Найдем
по формуле (60), а входящие в него параметры, для воды при температуре стенки , найдем из экспериментальных данных с помощью интерполяции: .Коэффициенты теплоотдачи равны:
.Исправленные значения:
.Дальнейшее уточнение коэффициентов теплоотдачи и других величин не требуется, так как расхождение между ними не превышает 2%.
Теперь определим расчетную площадь поверхности теплопередачи:
С запасом 10% .А) Принимаем к установке аппараты длиной 2 м. Площадь поверхности теплообмена одного аппарата равна 2 м2. Необходимое число аппаратов:
Примем N = 5. Запас поверхности составляет при этом:
%.Масса одного аппарата диаметром 159 мм с трубами длиной 2 м равна M1 = 211кг, масса элементного теплообменника из N аппаратов:
.Б) Принимаем к установке аппараты длиной 3 м. Площадь поверхности теплообмена одного аппарата равна 3 м2.
Необходимое число аппаратов:
Примем N = 4. Запас поверхности составляет при этом:
%.Масса одного аппарата диаметром 159 мм с трубами длиной 3 м равна M1 = 255кг, масса элементного теплообменника из N аппаратов:
.Вариант 3: Кожухотрубчатый теплообменник диаметром 325 мм с трубами
25*2 мм двухходовой (ГОСТ 15120-79):Число труб одного хода n1 = 28 шт, общее - n = 56 шт. Сечение одного хода трубного пространства
.Так как теплообменник двухходовой то необходимо заново вычислить среднюю разность температур, для смешанного тока., пользуясь соотношениями:
(62)где
; - изменение температуры горячего теплоносителя; - изменение температуры холодного теплоносителя.Тогда:
0CТогда средняя температура смеси равна:
.Далее, зная среднюю температуру смеси, найдем ее параметры при данной температуре:
Плотность:
По формуле (13) и зависимостям плотности компонентов данной смеси от температуры (14а, б) вычислим:
ацетон:
кг/м3метанол:
кг/м3 кг/м3.Вязкость:
Динамический коэффициент вязкости определяем по аддитивной формуле (17) и зависимостям вязкости компонентов смеси от температуры (18а, б):
ацетон:
метанол:
.Теплоемкость:
Теплоемкость смеси найдем по аддитивной формуле (49) и зависимостям (50а, б):
.Теплопроводность:
Теплопроводность найдем по аддитивной формуле (51) и зависимостям (52а, б):
.Теперь рассчитываем теплообменный аппарат таким же образом, что и раньше:
Из уравнения теплового баланса (53) найдем массовый расход греющей воды: