Термическое сопротивление стальной стенки трубы
материал трубок – сталь,
толщина стенки
Предварительный выбор теплообменника:
где
Согласно [4], стр.415, принимаем двухходовой теплообменник ТН со следующими параметрами: d = 25´2 мм; n = 121; F = 31,5 м2; lтр =3,5 м.
Расчет скорости воды
Режим течения
Находим значение критерия Нуссельта по графику (см. [1] стр.154)
Тогда коэффициент теплоотдачи a2, характеризующий теплоотдачу стенка–охлаждающая вода, будет равен:
где l2 = 0,624
Коэффициент теплоотдачи паров дистиллата, конденсирующегося на горизонтальных трубах, находим через А – комплекс теплофизических величин, характеризующих пары воды (А соответствует по своему физическому смыслу частному коэффициент теплоотдачи aконд=a1).
r=750,4 кг/м3 (см. [1], стр.512, табл. IV)
где С - коэффициент расположения трубок, равный при горизонтальном расположении 0,72,
Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи К.
где eр = 0,59–коэффициент рядности (см. [1], рис.4.7, стр.162).
Методом итераций находим К по выражению:
К=603
Требуемая поверхность теплопередачи
Согласно [4], стр.415, принимаем двухходовой теплообменник со следующими параметрами: d = 25´2 мм; z = 6; n = 266; F = 100 м2; lтр =5,0 м.
Средняя разность температур
Ориентировочное значение площади теплообмена составит
где
В соответствии с [4], стр.413, поверхность наиболее близкую к расчетной имеет теплообменник ТЛ со следующими характеристиками: d = 25´2 мм; n = 121; F = 31,5 м2; lтр =3,5 м.
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к кипящей жидкости (см. [7], стр.533):
где С - коэффициент расположения трубок, равный при вертикальном расположении 0,943 (см. [1], стр.149), х – высота труб).
А0=
Р=1,1атм.
где
Тогда
B0=
Методом итераций находим К по выражению:
(1000-1547,66-1719,39-1751,97-1757,37-1758,24-1758,38)
К=1758
Тогда требуемая поверхность составит
Исходя из значений требуемой поверхности теплообмена Fтр выбираем теплообменник ТЛ со следующими параметрами: D = 325 мм, d = 25´2 мм; F = 16 м2, lтр = 3,0 м (см. [2], стр.56, табл.2.9)
Для хранения дистиллята, кубового остатка и исходной смеси используют емкости. В качестве емкостей мы будем использовать горизонтальные цистерны и резервуары. Горизонтальные цистерны предназначены для хранения жидкостей. Они представляют собой горизонтальные сварные сосуды, которые укреплены изнутри кольцами и тягами жесткости, сваренными из уголка. Днища цистерн могут быть выпуклыми или плоскими. Резервуары представляют собой сварные сосуды горизонтального типа, сваренные из углеродистой стали обыкновенного качества, Резервуары снабжены съемными барботерами, двумя лазами, смотровыми окнами и двумя патрубками для присоединения трубопроводов каждый.
Определяем объем исходной смеси
где t = 6ч = 21600с - время хранения смеси в емкости (см. [5], стр.47)
Пусть длина резервуара к его диаметру L/D = 2, тогда
Определяем объем дистиллята
где t = 6ч = 21600с (см. [5], стр.47)
Пусть длина резервуара к его диаметру L/D = 2, тогда
Находим объем кубового остатка
где
Пусть длина резервуара к его диаметру L/D = 2, тогда
Толщина тепловой изоляции dи находится по уравнению
где lи = 0,098
Принимаем изоляцию с толщиной 5 мм.