Расчет ректификационной установки 2 (стр. 4 из 5)
где n– общее число труб;
z– число ходов по трубному пространству:
d– внутренний диаметр труб, м.
В соответствии с табличными значениями соотношение n /z принимает наиболее близкое к заданному значению у конденсаторов с диаметром кожуха D = 400 мм, диаметром труб 20´2 мм, числом ходов z = 2 и общим числом труб n = 166.
N /z = 166 / 2 = 83.
Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длиной труб L = 3 м; F = 31 м2.
7. Рассчитаем действительное число Re2:
(2.2.6)8. Определим коэффициент теплоотдачи к воде:
, (2.2.7) 
(2.2.8) 
(2.2.9) 
Вт/м2∙К;9. Коэффициент теплоотдачи от пара, компенсирующегося на пучке горизонтально расположенных труб, определим по уравнению:
(2.2.10) 
Вт/м2·К;10. Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали равна:
(2.2.11)11. Коэффициент теплопередачи:
(2.2.12)12. Требуемая поверхность теплопередачи:
(2.2.13)Конденсатор с длиной труб 2 м и поверхностью 11 м2 подходит с запасом:
2.3. Рассчитываем кожухотрубчатый испаритель.
Выбрать тип, рассчитать и подобрать кожухотрубчатый теплообменник для подогрева G2 = W = 2,033 кг/с органической жидкости. Органическая жидкость кипит при температуре 117,8°C
При этой температуре исходная смесь будет иметь следующие физико-химические показатели:
c2 = 2523 Дж/кг·К - теплоемкость
ρ2 = 938,64кг/м3- плотность
μ2 = 0,00038 Па·с – вязкость
λ2 = 0,15 Вт/м·К – теплопроводность
r2 = 390462 Дж/кг
σ2 = 18,2·10-3н/м
Для подогрева использовать насыщенный водяной пар давлением 0,4 МПа. Температура конденсации t1=143,62°C.
При этой температуре конденсат имеет следующие характеристики:
r1 = 2133800 Дж/кг - удельная массовая теплота испарения (конденсации)
ρ1 = 924,1 кг/м3- плотность
μ1 = 0,000186 Па·с – вязкость
λ1 = 0,686 Вт/м·К – теплопроводность
Pr1 = 1,17
1. Рассчитаем тепловую нагрузку аппарата:
Q= G2·r2 = 2,033·390462= 793809,2 Вт (2.3.1)
3. Рассчитаем расход пара для подогрева исходной смеси:
(2.3.2)4. Рассчитаем среднюю разность температур:
t= t1- t2 = 143,62-117,8 = 25,82°C
Примем коэффициент теплопередачи равной Kор= 800 Вт/м2∙К.
5. Рассчитаем площадь поверхности передающей тепло:
(2.3.3)Возьмём пластинчатый теплообменник с поверхностью теплообмена F = 42 м2.
с диаметром кожуха D = 400 мм, длинной труб L= 4 м.
7. Определим запас площади теплообменника:
Δ = (F-Fор)·100/ Fор = (42-38,43)·100/38,43 = 9%
Таким образом выбранный теплообменник подходит с запасом 9%.
Масса испарителя составляет 1260 кг.
2.4. Расчёт холодильника кубовой жидкости (кожухотрубчатого теплообменника).
Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве G2 = W= 2,033 кг/с охлаждается от t2н = 117,8°С до t2к = 42°С. Начальная температура воды равна t2в = 20 0С.
1. Рассчитаем среднюю температуру воды:
t2 = 0,5·(117,8+42)=79,9°C
при этой температуре горячая жидкость имеет следующие физико-химические характеристики:
r1 = 981 кг/м3;
l1 = 0,138 Вт/м∙К;
m1 = 0,00056 Па∙с;
с1 = 2317 Дж/кг∙К.
Холодная жидкость температуре t2=42°С имеет следующие физико-химические характеристики:
r2 = 1027 кг/м3;
l2 = 0,145 Вт/м∙К;
m2 = 0,0009 Па∙с;
с2 = 2103,38 Дж/кг∙К.
2. Тепловая нагрузка аппарата:
Q= G2∙с2∙ (t1н - t1к)=2,033∙2317∙(117,8 - 42)=357053 Вт. (2.4.1)
3. Расход охлаждающей воды:
кг/с (2.4.2)4. Определение средне-логарифмической разности температур:
. (2.4.3)Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор=800 Вт/м2´К.
5. Рассчитаем требуемую поверхность теплообмена:
(2.4.4)6. Поправку для средне-логалифмической разности температур определим по уравнению:
(2.4.6) 
(2.4.7) 
(2.4.8) 
(2.4.9)7. Делаем поправку для температуры:
Δtср= Δtср лог ·ε = 60,1·0,891 = 53,5°C (2.4.10)
8. Определяем поверхность теплообмена
(2.4.11)Подбираем теплообменник:
Lтруб=2 м, dтруб=25´2 мм, Dкожуха=325 мм, F =9 м2, число труб= 56, число ходов=2
9. В выбранном теплообменнике запас поверхности:
2.5. Расчёт холодильника дистиллята (кожухотрубчатого теплообменника).
Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве G2 = P= 0,6 кг/с охлаждается от t2н= 100°С до t2к=17°С.
Начальная температура воды равна t2в= 5 0С.
1. Рассчитаем среднюю температуру раствора:
t2 = 0,5·(100+17) = 58,5°C
при этой температуре смесь имеет следующие физико-химические характеристики:
r1 =994,7 кг/м3;
l1 = 0,41 Вт/м∙К;
m1 = 0.000597 Па∙с;
с1 = 3194,8 Дж/кг∙К.
Холодная жидкость температуре t2=17°С имеет следующие физико-химические характеристики:
r2 = 1025 кг/м3;
l2 = 0,38 Вт/м∙К;
m2 = 0.001 Па∙с;
с2 = 3085,4 Дж/кг∙К.
2. Тепловая нагрузка аппарата:
Q= G1∙с1∙ (t1н- t1к)=0,6∙3194,8∙(100 - 17)=159101 Вт. (2.5.1)
3. Расход охлаждающей воды:
кг/с (2.5.2)3. Определение средне-логарифмической разности температур:
(2.5.3)Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Kор=800 Вт/м2´К.
4. Рассчитаем требуемую поверхность теплообмена:
(2.5.4)5. Поправку для средне-логалифмической разности температур определим по уравнению:
(2.5.5) 
(2.5.6) 
(2.5.6) 
(2.5.7) 
(2.5.8)9. Делаем поправку для температуры:
Δtср= Δtср лог ·ε = 36,7·1,23 = 45,1°C (2.5.9)
10. Определяем поверхность теплообмена