Расчет абсобционной установки (стр. 4 из 6)

где В = 0,25 · (9 · k - 5) [1]

k_ац= 1,26

тогда теплоемкость газа:

k_{г. см.}= k_бУ_н+ k_в (1-У_н)

Вт/м К

В = 0,25 (9 · 1,388 - 5) = 1,873

Вт/м·К

Примем температуру охлаждающей воды на выходе из теплообменника равной 50 °С, тогда средняя температура воды

t₂ = 0,5 (t₂′ + t₂″) = 0,5 (19 + 50) = 34,5 ºС.

Вода при средней температуре 34,5 ºС имеет следующие физико-химические и теплофизические свойства [1].

ρ₂ = 994 кг/м³; μ₂ = 0,7298·10^-3 Па·с, С₂ = 4190 Дж/(кг·град),

λ₂ = 0,622 Вт/м·град.

Тепловую нагрузку определим по формуле

;

Вт.

Определим расход охлаждающей воды из уравнения теплового баланса

кг/с.

Температурная схема теплообменника

110 ºС

21 ºС;

50 ºС

19 ºС;

;

Средняя разность температур между теплоносителями

ºС.

4.1.2 Определение коэффициента теплоотдачи для газовой смеси

Принимаем трубы теплообменника диаметром d_т = 25 х 2 мм. Направим газовую смесь в трубное пространство. Зададимся значением критерия Рейнольдса для газа Re = 40000 (развитое турбулентное движение) и определим требуемое число труб одного хода по формуле [2]

где d – внутренний диаметр трубы, d = 21 мм = 0,021 м;

По таблице 4.12 [4] принимаем одноходовой кожухо-трубчатый теплообменник: Д_кожуха= 1200 мм, n = 1083

Уточняем Re:

Режим движения газа – турбулентный.

Вычислим критерий Прандтля для газа

Определим коэффициент теплоотдачи по формуле [2]

где

= 1, для газов отношение

=1, [1].

Коэффициент теплоотдачи от газа к стенке

Вт/(м²·К).

Определение коэффициента теплоотдачи от степени к охлаждающей воде. Критерий Прандтля для воды

Принимаем Re = 10000

где С- коэффициент для перегородок, С=1,72

Вт/м*К

Термическое сопротивление загрязнений:

-со стороны газовой смеси

м²К/Вт

-со стороны воды

м²К/Вт табл. 5.4 [4]

теплопроводность стальных труб:

Вт/м*К

Определим поправочный коэффициент e

При этих значениях e

0,8 рис.5 (1)

tут=

tср* e

t= 23,2*0,8 =18,56

Требуемая площадь поверхности теплообмена:

м²

Принимаем одноходовой кожухо-трубчатый теплообменник ТН.

Диаметр кожуха 1200 мм

Число труб 1083мм

Диаметр труб 25 х 2 мм

Площадь поверхности теплообмена 765 м²

Длина труб 9 м

Число сегментных перегородок n = 14

Число труб по диагонали шестиугольника - 39

Запас площади теплообмена:

Уточненный расчет:

Определим число перегородок

Определим площадь сечения одного хода

Уточняем скорость движения воды

При расчете теплоотдачи в случае Rе < 10 000 определяющая температура

t_опр = 0,5 (t_ст + t). Ввиду того, что температура t_cT будет определена только в конце расчета, необходимо задаться величиной ∆t

В данном примере теплопередачи от газа к жидкости следует учесть, что коэффициент теплоотдачи от газа к стенке обычно значительно меньше коэффициента теплоотдачи от стенки к жидкости, поэтому примем ∆t= 0,25∆t_cp= 0,25*23,2=5,8°С.

При этом t_ст = t+ ∆t =34,5+5,8 =40,3°С, и за определяющую температуру примем t_опр = 0,5 (40,3 +34,5) =37,4 °С.

При этих допущениях:

(G_rP_r)=

>8*10⁵

Значения β, ρ, μ и Рг для воды взяты по табл. XXXIX. (1)

Для горизонтального аппарата расчетная формула коэффициент теплоотдачи:

Принимаем по табл. 4.12(1) теплообменник с максимальной длиной труб L = 9м. Тогда:

где μ=0,657 при 40,3 °С

Коэффициент теплопередачи:

Термическое сопротивление загрязнений:

-со стороны газовой смеси

м²К/Вт

-со стороны воды

м²К/Вт табл. 5.4 [4]

теплопроводность стальных труб:

Вт/м*К

Поверхностная плотность теплового потока:

q=K∆t_ср=80,66*23,2=1871,312

Проверим применимость формулы расчета коэффициента теплоотдачи и уточним расчет. Расчетное значение ∆t_ср

∆t_ср= q/α=1871,312/339,6=5,51 °С

Уточненное значение (GгРг):

(GгРг)=35,79*10⁵*(5,51/5,8)^0,1=35,6*10⁵

Формула применена верно, так как (GгРг) > 10⁶ и

> 20.