Ректификация (стр. 11 из 13)

Скорости и критерии Рейнольдса теплоносителей:

Теплоотдача для обоих потоков описывается теми же уравнениями:

Смесь: при развитом турбулентном течении в трубах

Вода: при поперечном омывании потоком трубного пучка

где e_l = 1; e_j = 0.6 - коэффициент, учитывающий угол атаки теплоносителя в межтрубном пространстве; Pr - критерий Прандтля при средней температуре жидкости, Pr_w - то же, но при температуре стенки со стороны теплоносителя. Найдем критерии Прандтля при средней температуре для жидкостей:

Также примем сомножитель

равным единице для обоих потоков.

Тогда коэффициенты теплоотдачи от воды к стенке и от стенки к смеси найдем из формул (58,59) и (55):

Смесь:

. Вода:

Тогда коэффициент теплопередачи:

Далее найдем значения температур стенок со стороны каждого теплоносителя, исходя из того, что поверхностная плотность теплового потока одинакова на всем пути передачи теплоты:

Найдем:

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 3 м. Площадь поверхности теплообмена одного аппарата равна 13 м². Необходимое число аппаратов:

Примем N = 2. Запас поверхности составляет при этом:

Масса одного аппарата диаметром 325 мм с трубами длиной 3 м равна M₁ = 645кг, масса элементного теплообменника из N аппаратов:

Б) Принимаем к установке аппараты длиной 4 м. Площадь поверхности теплообмена одного аппарата равна 17.5 м².

Необходимое число аппаратов:

Примем N = 1. Запас поверхности составляет при этом:

Масса одного аппарата диаметром 325 мм с трубами длиной 4 м равна M₁ = 780кг.

1.2.2 Расчет конденсатора-дефлегматора

В данной установке конденсат охлаждают воздухом с начальной температурой 10 ⁰С. Количество теплоты, которое отдает конденсирующийся пар, было рассчитано в главе 1.1.5 и составляет

. Допускаем, что полученный конденсат не охлаждается в конденсаторе.

Для начала зададим конечную температуру воздуха, например

0C.

ё t, 0С

дистиллят

55.361

воздух 10

F, м2

Вычислим среднюю разность температур по формуле (62) для перекрестного хода:

, где

Тогда средняя температура воздуха:

Теплоемкость и плотность воздуха найдем из справочных данных:

Далее, пользуясь уравнением теплового баланса, найдем массовый расход воздуха:

Объемный расход воздуха:

Так как подробный расчет не требуется, то по справочным данным принимаем коэффициент теплопередачи

, и находим расчетное значение теплообменной поверхности по формуле:

С запасом 10% это будет:

Выбираем конденсатор диаметром 1400 мм с трубами 20*2мм длиной 6м, двухходовой. Тогда необходимое количество аппаратов находится как:

Берем N = 4, тогда запас поверхности равен: