Кожухотрубный теплообменник для нагревания смеси ацетон - вода до температуры кипения (стр. 2 из 5)

При построении графика учитываем, что ацетон – низкокипящий компонент, а вода – высококипящий.

Таблица 1.1 - Расчёт для построения графика t-x [1]

t, °С	Pа, мм рт. ст.	Pв, мм рт. ст.	П	(из формул 1.1, 1.2 и 1.3)
70	1200	200	1200	1,00
74	1300	250		0,90
78	1500	290		0,75
82	1650	370		0,65
86	1850	440		0,54
90	2000	500		0,47
94	2200	600		0,38
98	2500	680		0,29
102	2650	720		0,25
106	3200	900		0,13
110	3600	1000		0,08
114	4000	1200		0,00

Мольная доля низкокипящего компонента в смеси ацетон-вода –

(см. задание на проект).

По рис. 1.2 определяем, что при

.

2) Зададимся давлением греющего пара

МПа. Тогда по [1, табл. LVII] .

3) Далее по рис.1.1 находим

, и по формулам (1.5), (1.6) и (1.7) соответственно [2]:

, (1.5)

, (1.6)

. (1.7)

4) Определим средние температуры теплоносителей –

и .

Т. к.

, то [2]:

, (1.8)

. (1.9)

5) Определяем температуры стенок со стороны теплоносителей –

и по формулам (1.10) и (1.11) [3]:

, (1.10)

. (1.11)

6) Находим температуру плёнки конденсата –

по формуле (1.12) [1]:

. (1.12)

1.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ ПРИ СРЕДНИХ ТЕМПЕРАТУРАХ

1) Определяем теплоёмкость холодного теплоносителя при температуре

по формуле (1.13) [1]:

Дж/(кг∙К), (1.13)

где

Дж/(кг∙К) и Дж/(кг∙К) – удельные теплоёмкости ацетона и воды соответственно при [1, рис. XI].

Необходимо произвести перерасчёт мольной доли в массовую, а именно по формуле [1]:

,

где

г/моль – молярная масса ацетона и г/моль – молярная масса смеси.

2) Определяем плотность холодного теплоносителя при температуре

по формуле (1.14) [1]:

кг/м³, (1.14)

где

кг/м³ и кг/м³ – плотности ацетона и воды соответственно при [1, табл. IV].

3) Определяем динамический коэффициент вязкости холодного теплоносителя при температуре

по формуле (1.15) [1]:

Па·с, (1.15)

где

Па·с и Па·с – динамические коэффициенты вязкости ацетона и воды соответственно при [1, табл. IX].

4) Определяем коэффициент теплопроводности холодного теплоносителя при температуре

по формуле (1.16) [1]:

Вт/(м·К), (1.16)

где

Вт/(м·К) и Вт/(м·К) – коэффициенты теплопроводности ацетона и воды соответственно при [1, рис. X].

5) Определяем теплоёмкость холодного теплоносителя при температуре

по формуле (1.17) [1]:

Дж/(кг∙К), (1.17)

где

Дж/(кг∙К) и Дж/(кг∙К) – удельные теплоёмкости ацетона и воды соответственно при [1, рис. XI].

6) Определяем динамический коэффициент вязкости холодного теплоносителя при температуре

по формуле (1.18) [1]:

Па·с, (1.18)

где

Па·с и Па·с – динамические коэффициенты вязкости ацетона и воды соответственно при [1, табл. IX].

7) Определяем коэффициент теплопроводности холодного теплоносителя при температуре

по формуле (1.19) [1]:

Вт/(м·К), (1.19)

где

Вт/(м·К) и Вт/(м·К) – коэффициенты теплопроводности ацетона и воды соответственно при [1, рис. X].

1.3 ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС

Составим таблицу теплового баланса для нашего процесса (табл. 1.2):

Таблица 1.2 - Таблица теплового баланса

Приход (Вт)	Расход (Вт)
1. С горячим теплоносителем: ; 2. С холодным теплоносителем: .	1. С горячим теплоносителем: ; 2. С холодным теплоносителем: ; 3. Тепловые потери:

Составляем уравнение теплового баланса:

, (1.20)

или

, (1.21)

где

- тепло, отдаваемое горячим теплоносителем;

- тепло, принятое холодным теплоносителем.

Учитывая, что

- удельная теплота конденсация водяного пара при и , а , получаем: