Расчет кожухотрубчатого теплообменника (стр. 2 из 2)

Введем поправку в коэффициенты теплоотдачи:

Критерий Прандтля для спирта при

Критерий Прандтля для воды при

Уточненный коэффициент теплоотдачи для спирта:

Уточненный коэффициент теплоотдачи для воды:

Исправленные значения

:

Вт/(м²×К)

Вт/м²

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

м²

С запасом 10%:

м²

Поверхность теплообмена одного элемента длиной 6 м.:

м²

Число элементов в каждой из двух секций (ветвей):

шт.

Общее число элементов:

шт.

Вариант 2. Кожухотрубчатый холодильник диаметром 159 мм с трубами 25х2 мм (ГОСТ 15120-79)

Скорость и критерий Рейнольдса для спирта:

м/с

Скорость и критерий Рейнольдса для воды:

м/с

где 0.9×10^-2 - проходное сечение межтрубного пространства между перегородками по ГОСТ 15120-79.

где 0.025 – наружный диаметр труб, определяющий линейный размер при поперечном обтекании.

Вариант 2 Кожухотрубчатый холодильник диаметром 159 мм с трубками 25х2 мм (ГОСТ 15120-79)

Скорость и критерий Рейнольдса для спирта:

м/с

Скорость и критерий Рейнольдса для воды:

м/с

где

- проходное сечение межтрубного пространства между перегородками по ГОСТ 15120-79.

Для потока в трубах при Re₁ < 10000 значение t_cт.1.влияет на выбор расчетной формулы через произведение GrPr. Зададимся значениями температур стенки, исходя из того, что

Примем исходя из предыдущего расчета (теплообменник "труба в трубе")

а) коэффициент теплоотдачи для воды (Re₂ = 8671.6)

При поперечном омывании потоком трубного пучка при Re > 1000 рекомендуется соотношение

Примем

= 0.6 (157, П.Р.). Критерий Прандтля для спирта:

Тогда

Вт/(м²×К)

б) Коэффициент теплоотдачи для спирта (Re₁ = 6873)

Для выбора расчетной формулы определим произведение (PrGr) при определяющей температуре – средней температуре пограничного слоя. (П.Р., 154)

С

Физические свойства спирта при температуре 27.5С:

кг/м³ (т. 1-101, Перри, 51)

Па×с

Дж/(кг×К) (р. XI, П.Р., 562)

Для определения Nu₂при данном соотношении и Re > 3500 воспользуемся табл. 4.4 (П.Р.,155)

В данных пределах критерий Нуссельта по формуле 4.28 (П.Р., 155)

,

где n = 0.11 при нагревании, n=0.25 при охлаждении. В нашем случае n=0.25.

динамический коэффицент вязкости смеси при температуре стенки.

В нашем случае можно принять равным динамическому коэффициенту вязкости при температуре смеси.

Вт/(м²×К)

Коэффициент теплопередачи:

Вт/(м²×К)

Поверхностная плотность теплового потока:

Вт/м²

Уточним значения

Окончательно

и

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

м².

С запасом 10%

м²

Принимаем к установке аппараты длиной 3 м (ГОСТ 15120-79 (П.Р.,215).

Площадь поверхности теплообмена одного аппарата по среднему диаметру труб:

м²

Необходимое число аппаратов:

Примем N = 9. Запас поверхности при этом составляет:

%

Таким образом видно, что первый вариант теплообменника ("труба в трубе") имеет меньшую металлоемкость и большее число Рейнольдса по сравнению с кожухотрубчатым теплообменником.

Проведем расчет экономических параметров теплообменника "труба в трубе".

Табл. 1. "Технические характеристики теплообменника"

Показатели		Трубное пространство		Межтрубное пространство
Среда	Наименование	Метанол		Вода
	Токсичность	Токсична		Нетоксична
	Взрывоопасность	Невзрывоопасна		Невзрывоопасна
	Агрессивность	Агрессивна		Неагрессивна
	Температура	93.5 (на входе)		40 (на выходе)
Рабочее давление, МПа
Емкость аппарата, м3
Поверхность теплообмена, м2			2.81

Материал деталей аппарата, соприкасающихся с метанолом – сталь Х18Н9Т ГОСТ 5632-72, остальных ст. 3 ГОСТ 380-71.

Материал герметизирующих прокладок – картон асбестовый ГОСТ 2850-58.

Материал прокладок в резьбовых соединениях – алюминий марок А95, А85, А8, А7, А6, А5, А0, А (ГОСТ 11069-64).

Число элементов в каждой из двух секций (ветвей):

шт.

Общее число элементов:

шт.

Таким образом, затраты на элементы теплообменника из расчета 100 руб. за элемент составят 1100 рублей. Масса аппарата "труба в трубе" – 2200 кг.