Расчет и подбор нормализованного теплообменного аппарата (стр. 2 из 3)

В теплообменниках с диаметром труб

по ГОСТу 15120-79 скорость течения исходного вещества при должна быть более :

0,525

При этом число труб в аппарате обеспечивающих объемный расход исходного вещества при турбулентном режиме течения:

31,1=31 шт.

Расчет и подбор теплообменных аппаратов

Вариант №1:

D = 273 мм, n =37 , z =1 и F=9 м² :

Определим расчетное значение площади поверхности теплообмена и рассчитаем запас поверхности теплообмена у теплообменного аппарата данного типа.

Размер стрелки сегмента:

мм

Расстояние между перегородками:

мм

Где

Определим скорость и критерий Рейнольдса для исходного вещества

:

36847

Для воды:

Определим коэффициенты теплоотдачи:

- для воды:

Теплоотдача течении в прямых трубах и каналах (

), критерий Нуссельта рассчитывается по формуле (см. стр. 152, (4.17), [1])

ε_l = 1 – поправочный коэффициент, учитывающий влияние на коэффициент теплоотдачи отношения длины трубы к ее диаметру.

Откуда

Рассчитаем критерий Прандтля:

Тогда по формуле:

62,78

Принимаем значение

= 1.

Коэффициент теплоотдачи

:

1773

- для ацетона:

Рассчитаем критерий Прандтля:

3,633

Приняв

.

Коэффициент теплоотдачи

:

1299

Применительно к кожухотрубчатым теплообменникам с поперечными перегородками в формуле принимают коэффициент

, учитывая, что теплоноситель в межтрубном лишь часть пути движется поперек труб и при угле атаки меньшем 90⁰.

Примем тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны воды равной

(табл. 2.2, [2]), коэффициент теплопроводимости стали равной (табл. XXVIII, [1]), тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны исходного вещества равной (табл. 2.2, [2]).

Тогда

Коэффициент теплоотдачи рассчитаем по формуле:

Поверхностная плотность теплового потока

:

Расчетная площадь поверхности теплообмена составит

:

14,5

Запас поверхности составляет при этом:

Запас поверхности теплообмена данного аппарата не удовлетворяет условию. По аналогичной схеме рассчитаем другой вариант.

Вариант №2

D =325 мм, n =56 , z =2 и F = 13 :

Определим скорости и критерии Рейнольдса:

- для исходного вещества:

- для воды:

Определим коэффициенты теплоотдачи:

- для ацетона:

- для воды:

Коэффициент теплопередачи:

Поверхностная плотность теплового потока:

Расчетная площадь поверхности теплообмена:

Запас поверхности составляет при этом:

Запас поверхности теплообмена данного аппарата удовлетворяет условию.

Расчет нагрузочной характеристики

Примем следующий интервал температур стенки со стороны горячего теплоносителя:

T₁ = / 25 30 40 50 55/⁰С

Данным температурам соответствуют следующие физико-химические показатели исходного вещества:

с_1.1 =2220,7 Дж/(кг К) – теплоемкость при t_ст =25 ⁰C;

с_1.2 = 2258,41 Дж/(кг К) – теплоемкость при t_ст =30 ⁰C;

с_1.3 = 2283,55 Дж/(кг К) – теплоемкость при t_ст =40 ⁰C;

с_1.4 =2308,69 Дж/(кг К) – теплоемкость при t_ст = 50 ⁰C;

с_1.5 =2342,21 Дж/(кг К) – теплоемкость при t_ст =55 ⁰C;

λ_1.1 =0,169 Вт/(м К)ρ_1.1 = 785,3 кг/м³

λ_1.2 =0,167 Вт/(м К)ρ_1.2 = 779,5 кг/м³

λ_1.3 = 0,165 Вт/(м К)ρ_1.3 =768 кг/м³

λ_1.4 =0,163 Вт/(м К)ρ_1.4 = 757 кг/м³

λ_1.5 =0,162 Вт/(м К)ρ_1.5 = 751,5 кг/м³

μ_1.1 = 0,3075 10^-3Па с

μ_1.2 =0,293 10^-3Па с

μ_1.3 = 0,268^-3Па с

μ_1.4 = 0,246 10^-3Па с

μ_1.5 = 0,476 10^-3Па с

Скорость исходного вещества равна:

Критерии Рейнольдса и Прандтля:

24209,73

26077,6

28002,85

14366,9

3,96

3,71

3,48

6,88