Расчет конденсатора-холодильника паров бинарной смеси метанол-вода (стр. 2 из 4)

- по правилу аддитивности.

Тепло, отданное при охлаждении конденсата смеси этанол-вода:

и а также и берем при температуре кипения смеси 78°C

Общее тепло, отданное смесью метанол-вода:

Определение промежуточной температуры

Температура смеси между зонами конденсации и охлаждения определяется:

или .

Расчет зоны конденсации.

Средний температурный напор в зоне конденсации, в случае смешанного тока, определяем по уравнению:

Так как

и

Наметим вариант теплообменного аппарата.

Ориентировочно определим значение площади поверхности теплообмена, полагая К_ор=300 Вт/(м²*К).

.

Расчет зоны охлаждения конденсата.

Ориентировочно определим значение площади поверхности теплообмена, полагая К_ор=800 Вт/(м²*К).

Определим количество труб на один ход.

где, Re=15000, так как предполагаем, что режим движения жидкости турбулентный

По табл. XXXIV [стр.533,1] примем двухходовой кожухотрубчатый теплообменник КН (ГОСТ 15119-79) с внутренним диаметром кожуха D=1000 мм, числом ходов равным 2, числом труб на один ход 377 ( общее число труб n=754), высотой труб l=3 м.

Уточняем значение коэффициента Рейнольдса:

Следовательно, в трубном пространстве будет обеспеченно турбулентное движение теплоносителя.

Расчет I зоны конденсации.

Определим поверхность теплообмена зоны конденсации.

Определим коэффициент теплопередачи.

Коэффициент теплопередачи:

Рассчитаем термическое сопротивление стенки и загрязнений.

Считаем, что со стороны органической смеси накипь не образуется. Коэффициент теплопроводности стали

=16,4 Вт/(м К), коэффициент теплопроводности накипи =2 Вт/(м К).

Значение физических величин, входящих в это уравнение выбираются из таблиц при температуре плёнки конденсата:

где

Определение коэффициента теплоотдачи от конденсирующего пара к изотермической стенке.

при 74,8°C

для турбулентного режима.

(пренебрегаем

Тогда

Коэффициент теплопередачи:

Определим поверхность теплообмена зоны конденсации.

Расчет II зоны охлаждения.

Определим поверхность теплообмена зоны охлаждения.

Определение коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к воде в зоне охлаждения

Поскольку охлаждающая вода в процессе теплопередачи не изменяет своего агрегатного состояния и движется с той же скоростью, что и в зоне конденсации, то логично принять, что:

.

Коэффициент теплопередачи:

.

Определение коэффициента теплоотдачи от стенки трубы к воде.

Примем

, .

2 Конструктивно – механический расчёт

В задачу конструктивно – механического расчета входит определение необходимых геометрических размеров отдельных деталей и узлов, которые определяют конструкцию теплообменного аппарата, его механическую прочность и размеры.

2.1 Расчет толщины обечайки

Обечайка – цилиндрический корпус аппарата, который работает, как правило, под избыточным внутренним и внешним давлением.

Принимаем материал сталь Х18Н10Т ГОСТ 5632-61.

Толщина стенки обечаек, работающих под внутренним давлением, рассчитывается по уравнению: