Задаем пленочный испаритель ИП-1 со следующими параметрами:
Нагревание проводится водой с
, .Конструктивные параметры теплообменника: поверхность теплообмена
. , , , , вес = 230кг, материал – нержавеющая сталь.Производительность (по отгону паров эфира) – 24,34кг/час.
Тепловой баланс пленочного испарителя.
Теплоноситель – горячая вода.
Температура горячей воды на входе
– 800С, на выходе – 400С.Энтальпия питательной воды: на входе при
на выходе при
КПД установки
.Нагреваемая среда – эфирный раствор с диэтиловым эфиром.
Температура эфирного раствора: на входе –
на выходе –
Расход эфирного раствора –
; расход эфира при испарении: .Удельная теплоемкость эфирного раствора рассчитывается по формуле:
.Температурный профиль процесса представлен на рис.1.
Рис 1. График изменения температуры по площади пленочного испарителя.
Т.о., по имеющимся данным составляем тепловой баланс процесса:
, отсюда: .Из выражения теплового баланса получаем значение расхода горячей воды:
По полученному значению массового расхода определяем скорость потока воды:
Рассчитываем поверхность теплообмена:
, где: - тепловой эффект пленочного испарителя, рассчитываем по упрощенной формуле: - берем из справочника [1], ккал/кг - по данным материального баланса, кг , где: - коэффициент теплоотдачи жидкости.Критерий Рейнольдса для потока воды:
, где: - скорость потока воды в межтрубном пространстве, - эквивалентный диаметр; - плотность воды; - динамическая вязкость воды;По известному значению критерия Рейнольдса определяем критерий Прандтля и критерий Нуссельта:
, где: .Отсюда находим коэффициент теплоотдачи от горячей воды к стенке α1:
- по справочнику [1],Коэффициент теплоотдачи от пленки к стенке α2 находим по упрощенной формуле для пленочного испарителя:
,Таким образом, выбранный стандартный теплообменник подходит для данного процесса.
Число труб пленочного аппарата находим по упрощенной формуле:
.Расчет теплообменника для конденсации паров эфира.
Охлаждение проводится рассолом с
, .Поверхность теплообмена
. , , , , вес = 213кг, материал – нержавеющая сталь.Производительность (по отгону паров эфира) – 24,34кг/час.
Скорость паров ДЭЭ в трубном пространстве:
Критерий Рейнольдса для паров диэтилового эфира:
, где: - скорость паров ДЭЭ в трубах, - внутренний диаметр труб; - плотность паров ДЭЭ; - динамическая вязкость ДЭЭ;По номограмме5 определяем критерий Прандтля:
.Отсюда находим коэффициент теплоотдачи от паров ДЭЭ к стенке α2:
, где: - по справочнику [1], ,Обозначим выражение
за «а», выражение за «b». , .Пусть
,пусть
,пусть
.Определяем по графику
( ).Находим действительное значение коэффициента теплопередачи:
Рассчитываем поверхность теплообмена:
, где: - тепловой эффект теплообменника, рассчитываем по упрощенной формуле: - берем из справочника [1], - по данным материального баланса, кг