Процессы и аппараты химической технологии (стр. 6 из 9)
.Расход раствора
: 
.Расход теплоты на нагрев раствора:
, (3.23)где
- удельная теплоемкость раствора, рассчитанная по формуле 2.11, при 
и 
% масс.По формуле 3.12 удельная теплоемкость воды при
равна: 
.Тогда по формуле 3.11 получаем:
Расход теплоты на нагрев раствора по формуле 3.23 равен:
.Расход греющего пара:
Принимая по (/1/, табл. 4.8 стр. 172) ориентировочный коэффициент теплопередачи
, (аппарат со свободной циркуляцией, передача тепла от конденсирующегося пара к воде), рассчитываем ориентировочную поверхность теплопередачи: 
.Проходное сечение
трубного пространства рассчитываем по формуле: 
, (3.24)где
- внутренний диаметр труб; 
- динамический коэффициент вязкости начального раствора при средней температуре 
; Re – критерий Рейнольдса.По формуле 3.21 при
для воды получаем: 
,а по формуле 3.20 для раствора находим:
, 
Для обеспечения интенсивного теплообмена подбираем аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Раствор направляется в трубное пространство, греющий пар – в межтрубное.
Максимальное проходное сечение
считаем при критерии Рейнольдса 
: 
,минимальное – при
: 
.По полученному оценочному значению поверхности теплопередачи
с учетом 
и 
, в качестве подогревателя, мы выбираем по (/3/ табл. 1.2 стр. 6) 2-у ходовый теплообменник, с внутренним диаметром кожуха 
, числом труб 
, поверхностью теплообмена 
, длиной труб 
, проходным сечением 
и числом рядов труб 
, расположенных в шахматном порядке.3.5.2 Подробный расчет теплообменного аппарата
3.5.2.1 Теплоотдача в трубах
Находим, что теплоотдача для раствора
описывается уравнением: 
, (3.25)где
- критерий Нуссельта; 
- поправочный коэффициент; Re – критерий Рейнольдса; Pr – критерий Прандтля; 
- критерий Прандтля при температуре стенки трубы.Коэффициент
примем равным 1, полагая, что 
(/1/, табл. 4.3, стр. 153), где 
- длина труб, 
- эквивалентный диаметр. Критерий Рейнольдса рассчитываем по формуле: 
, (3.26)где
- средняя скорость потока, 
и 
- соответственно плотность раствора и динамический коэффициент вязкости, при средней температуре .По формуле 3.7 плотность раствора при
и 
% масс. равняется: 
, 
.Среднюю скорость потока определяем по формуле:
Учитывая, что для труб круглого сечения диаметр труб и эквивалентный диаметр совпадают, то для труб
получаем: 
.Критерий Прандтля находим по формуле:
, (3.27)где
- удельная теплоемкость, 
; 
- коэффициент теплопроводности, 
; - динамический коэффициент вязкости, 
.Коэффициент теплопроводности при
и 
% масс. по формуле 3.15 равняется: 
, 
.Таким образом, критерий Pr при
и 
равняется: 
Коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке:
.С учетом формулы 3.25 получаем:
, (3.28)
.3.5.2.2 Теплоотдача при пленочной конденсации водяного пара
Для водяного пара в случае конденсации на пучке горизонтальных труб осредненный по всему пучку коэффициент теплопередачи
можно рассчитать по формуле: 
, (3.29)где
- поправочный множитель, учитывающий влияние числа труб по вертикали; 
- наружный диаметр труб; 
=7430 (взято из /1/, табл.4.6, стр. 162 при температуре конденсации греющего пара); 
- разность средней температуры конденсации греющего пара 
и температуры стенки со стороны греющего пара 
: