Кожухотрубный теплообменник для нагревания смеси ацетон - вода до температуры кипения (стр. 3 из 5)

, (1.22)

1) Из выражения (1.22) определим тепловую нагрузку аппарата –

по формуле (1.23):

Вт, (1.23)

где

т/ч кг/с (см. задание на проект).

2) Из формулы (1.22) для расхода греющего пара получаем:

кг/с, (1.24)

где

Дж/кг [1, табл. LVI].

1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОРИЕНТИРОВОЧНОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ И ПОДБОР НОРМАЛИЗОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ ПО СТАНДАРТАМ

1) Ориентировочно определяем теплопередающую поверхность по формуле (1.25) [4]:

м², (1.25)

где

Вт/( м²·К) – ориентировочное значение коэффициента теплопередачи [1, табл. 4.8];

.

2) Рассчитываем скорость холодного теплоносителя, обеспечивающую турбулентное течение в трубах (

), по формуле (1.26) [1]:

м/с, (1.26)

где

м – внутренний диаметр труб;

Па·с;

кг/м³.

3) Рассчитываем ориентировочное число труб на один ход трубного пространства для обеспечения турбулизации потока холодного теплоносителя по формуле (1.27) [1]:

, (1.27)

где

кг/с.

4) По табл. 4.12 [1] выбираем теплообменник со следующими характеристиками конструкции, удовлетворяющими условиям

и (табл. 1.3):

Таблица 1.3 - Характеристики теплообменника по ГОСТ 15118-79[1]

Внутренний диаметр кожуха , мм	Число труб на один ход,	Длина труб , м	Пов-сть теплообмена , м2		, мм	Трубы , мм	Число ходов,
								600	120	4,0	75	16	300	25x2	2

1.5 УТОЧНЁННЫЙ РАСЧЁТ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

1) Определяем коэффициент теплоотдачи водяного пара по формуле (1.28) [1]:

Вт/(м²·К), (1.28)

где

- для водяного пара [1];

Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности конденсата пара при [1, табл. XXXIX];

кг/м³ – плотность конденсата пара при ;

Па·с – коэффициент динамической вязкости конденсата пара при [1, табл. XXXIX];

- общее число труб;

кг/с.

2) Уточняем критерий Рейнольдса для движения холодного теплоносителя по формуле (1.29) [1]:

. (1.29)

3) Определяем критерий Прандтля для холодного теплоносителя при

по формуле (1.30) [1]:

, (1.30)

где

Дж/(кг∙К);

Па·с;

Вт/(м·К).

4) Определяем критерий Прандтля для холодного теплоносителя при

по формуле (1.31) [1]:

, (1.31)

где

Дж/(кг∙К);

Па·с;

Вт/(м·К).

6) Определяем критерий Нуссельта для холодного теплоносителя при турбулентном течении жидкости по формуле (1.32) [2]:

, (1.32)

где

[1, табл. 4.3].

7) Определяем коэффициент теплоотдачи холодного теплоносителя по формуле (1.33) [1]:

Вт/(м²·К). (1.33)

8) Определяем расчётный коэффициент теплопередачи по формуле (1.34) [1]:

Вт/(м²∙К), (1.34)

где

(м²∙К) / Вт– сопротивление загрязнений стенки со стороны горячего теплоносителя [1, табл. XXXI];

(м²∙К) / Вт – сопротивление загрязнений стенки со стороны холодного теплоносителя [1, табл. XXXI];

Вт/(м²∙К) – коэффициент теплопроводности стенки трубы [1, табл. XXVIII].

9) Уточняем площадь теплопередающей поверхности по формуле (1.35) [1]:

м². (1.35)

10) Определяем погрешность расчёта по формуле (1.36) [2]:

. (1.36)

Т. к.

, то считаем теплообменник подобранным.

1.6 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ

1) Принимаем

- температура стенки кожуха;

- температура поверхности слоя изоляции;

.

2) Рассчитываем коэффициент теплоотдачи в окружающую среду по приближённому уравнению (1.36) [2]:

Вт/(м²∙К), (1.36)

где

.

3) Рассчитываем толщину слоя тепловой изоляции по формуле (1.37) [2]:

м мм, (1.37)

где

Вт/(м²∙К) – коэффициент теплопроводности войлока шерстяного [1, табл. XXVIII].

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ

Гидравлический расчёт данного кожухотрубчатого теплообменника заключается в определении затрат энергии на перемещение холодного теплоносителя по трубам и подборе центробежного насоса.

1) Рассчитываем объёмный расход (подачу) холодного теплоносителя по формуле (2.1) [5]:

м³/с, (2.1)

где

кг/с;

кг/м³.