Расчётно-графическое задание - Расчёт кожухотрубчатого теплообменного аппарата - файл n1.docx

Расчётно-графическое задание - Расчёт кожухотрубчатого теплообменного аппарата
скачать (146.3 kb.)
Доступные файлы (4):
n1.docx136kb.20.05.2011 17:14скачать
n2.frw
n3.frw
n4.xlsxскачать

n1.docx



Задание 1-18: Подобрать кожухотрубчатый теплообменник для нагрева смеси бензола (80% масс.) и толуола (20% масс.) расходом 30000 кг/ч. Температура смеси на входе в теплообменник tн=20˚С, на выходе tк=20˚С. Греющая среда – насыщенный водяной пар давлением 3 ата. Потери тепла в окружающую среду принять равными 5% от полезного тепла.


Рисунок 1 – Схема изменения температур теплоносителя
Выбираем пространство для теплоносителей: в трубное пространство направляем смесь бензол-толуол, в межтрубное – водяной пар. Задаёмся схемой движения теплоносителей - прямоток.

Определение средней разности температур







Определение тепловой нагрузки аппарата и расхода теплоносителя

Составляем уравнение теплового баланса:


где - удельная теплота парооброзования, [1, т. LVII].


где - теплоёмкость при средней температуре смеси, Дж/кгК.

[1, рис. ХI].



где - массовая доля компонента в смеси.





Определение ориентировочной поверхности теплообмена

Задаёмся ориентировочным коэффициентом теплопередачи К=340 Вт/ м2 К.


Определение числа труб на один ход

Предварительно зададимся значением критерия Рейнольдса равным 20000. Принимаем диаметр трубок 252,5 мм.


где - массовая доля компонента в смеси;

- плотность компонента при средней температуре смеси , кг/м3.

1, т. IV].





где – динамическая вязкость компонента при средней температуре смеси.



– мольная доля компонента в смеси.













Предварительный выбор теплообменного аппарата

Предварительно выбираем по и двухходовый теплообменный аппарат со следующими характеристиками: внутренний диаметр кожуха D=400 мм; общее число труб n=100; число труб на один ход n1 ход=50; длина труб l=6 м; поверхность теплообмена F=47 м2; число рядов труб по вертикали nр=10[1, т. 4.12].

Пересчёт скорости движения в трубах





Составляем схему теплопроводности через стенку



Рисунок 2 - Схема теплопроводности через стенку

Задаёмся температурой стенки =125.


Определение коэффициента теплоотдачи со стороны пара



где - поправочный коэффициент, учитывающий влияние числа труб

по вертикали, [1, рис. 4.7];

- коэффициент, зависящий от температуры пара, [1, т. 4.6];

- наружный диаметр трубки,


Определение удельного теплового потока со стороны пара



Определение термического сопротивления стенки с учётом загрязнений

с обоих сторон


где - толщина стенки трубки, ;

- коэффициент теплопроводности стали,

[1, т. XXVIII];

- тепловая проводимость загрязнений стенок со стороны пара, [1, т. XXХI];

- тепловая проводимость загрязнений стенок со стороны смеси бензол толуол, [1, т. XXХI].


Определение температуры стенки со стороны смеси бензол-толуол

Определение критерия Нуссельта



где – коэффициент, ;

- критерий Прандтля при средней температуре смеси [1, рис. XIII];

- критерий Прандтля при средней температуре стенки [1, рис. XIII].





Определение коэффициента теплоотдачи со смеси бензол-толуол



где - коэффициент теплопроводности смеси бензол-толуол,

[1, рис. X].





Определение удельного теплового потока смеси бензол-толуол

В условиях стационарного теплообмена . В нашем случае поэтому задаёмся новым значением и проводим расчёт аналогично.
Таблица 1 – Определение температуры стенки

























115

17,9

5180,43

92729,73

79,04

152,85

1001,0

29064,16


Далее строится график для определения истинных значений температуры стенки и удельного теплового потока q.

Рисунок 3 – Истинные значения температуры и удельного теплового

потока

По графику, в точке пересечения, определяем истинные значения температуры и удельного теплового потока:; .

Определение коэффициента теплопередачи



Определение коэффициента теплопередачи



Окончательно принимаем шестиходовый теплообменный аппарат со следующими характеристиками: внутренний диаметр кожуха D=400 мм; общее число труб n=100; число труб на один ход n1 ход=50; длина труб l=3 м; поверхность теплообмена F=24 м2; число рядов труб по вертикали nр=10[1, т. 4.12].

СПИСИК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл. – корр. АН России П. Г. Романкова. – 12-е изд. стереотипное. Перепечатка с издания 1987г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 576 с.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации