Файл: 1. 1Теоретические основы абсорбции 3.docx

, (4.9)
где _t – поправочный коэффициент, t_ср.л. – средняя разность температур, рассчитанная для противотока теплоносителей.

Величина _t зависит от схемы движения теплоносителей и рассчитывается по методике /4/. Значение _t берется из специальных графиков. Для определения _t необходимо определить

(4.10)

(4.11)

Величина _t равна 0,99 /4/.

Уточненное значение t_ср

.
Среднюю температуру поглотителя рассчитываем как среднее арифметическое его начальной и конечной температур (4.2).

Средняя температура второго теплоносителя определяется как

(4.12)

В дальнейших расчетах соответственно определенным температурам берут все физические свойства.

Определение коэффициента теплоотдачи для поглотителя

Принимаем температуру стенки со стороны горячего теплоносителя равной 23,3 C.

Температурный напор со стороны поглотителя составляет /1/:

, (4.13)

где

‑ температурный напор со стороны поглотителя, C;

‑ температура стенки со стороны поглотителя, C.

Перед выбором уравнения для расчета критерия Нуссельта необходимо определить режим течения теплоносителя. Для определения режима течения теплоносителя служит критерий Рейнольдса:

, (4.14)
где  ‑ скорость движения теплоносителя в теплообменнике, м/с; d_э ‑ эквивалентный диаметр, м;

‑ плотность теплоносителя,

;  ‑ динамический коэффициент вязкости, Пас.

Для определения скорости движения поглотителя в межтрубном пространстве служит следующее уравнение:

, (4.15)
где G ‑ массовый расход поглотителя;  ‑ плотность поглотителя в межтрубном пространстве теплообменника при температуре 25 С, 997

/4/; S_м-тр ‑ площадь сечения потока между перегородками теплообменника, 0,176 м²/3/.

После определения всех составляющих уравнения для расчета критерия Рейнольдса можно рассчитать (4.14), в качестве определяющего размера принимаем наружный диаметр труб:

При турбулентном движении теплоносителя в межтрубном пространстве уравнение для определения числа Нуссельта для поглотителя /4/

(4.16)

Критерий Нуссельта равен

(4.17)
Следовательно, коэффициент теплоотдачи для поглотителя

Относительная тепловая нагрузка определяется из выражения

, (4.18)

Для паровоздушной смеси

Определение коэффициента теплоотдачи для охлаждающей воды

Температура поверхности стенки со стороны второго теплоносителя (охлаждающей воды) определяется по уравнению /2/:

, (4.19)
где r_ст ‑ суммарное термическое сопротивление стенки и ее загрязнений,

;

Расчет суммарного термического сопротивления стенки производится по формуле /2/:

(4.20)
где _ст ‑ толщина стенки, равная 0,002м /3/; _ст ‑ коэффициент теплопроводности материала стенки (стали), 46,5

/4/; r₁ и r₂ ‑ термические сопротивления загрязнений стенок со стороны поглотителя и охлаждающей воды,

/4/.

После определения неизвестных величин по уравнению (4.19) рассчитывается температуры стенки со стороны воды:

Температурный напор со стороны охлаждающей воды составляет

, (4.21)
где

‑ температурный напор со стороны охлаждающей воды, C;

‑ температура стенки со стороны охлаждающей воды, C.

Для расчета коэффициента теплоотдачи для воды необходимо выбрать уравнение для расчета критерия Нуссельта. Перед выбором уравнения для расчета критерия Нуссельта необходимо определить режим течения теплоносителя в трубах.

Для определения скорости движения охлаждающей воды в трубах служит следующее уравнение /4/:

, (4.22)
где G₂ ‑ массовый расход воды,

; n ‑ число труб выбранного теплообменника, равное 1658 шт.; d_экв ‑ внутренний диаметр труб теплообменника, м;

Эквивалентный диаметр труб теплообменника, равен для круглых труб, полностью заполненных средой, их диаметру.

Это значение соответствует переходному режиму движения воды в трубах, приближенное значение коэффициента теплопередачи можно определить по графику, приведенному /4/.

Для расчета _воды служит следующая система уравнений:

(4.23)

Относительная тепловая нагрузка со стороны охлаждающей воды по формуле (4.18):

Определение погрешности в расчете:

Т.к. погрешность составляет менее 5%, то принятая температура стенки может считаться удовлетворительной и соответствующей истине /4/.

Определение величины средней тепловой нагрузки производится по следующему уравнению:

. (4.24)

Определение коэффициента теплопередачи и истинной поверхности теплообмена

Определение истинного коэффициента теплопередачи производится по следующему уравнению /2/:

, (4.25)
где q ‑ тепловая нагрузка, определенная по уравнению (4.24) и равная 739,74

;

‑ средняя разность температур, определенная по уравнению (4.9) и равная 5,42 С.

Определение истинной поверхности теплообмена, необходимой для осуществления процесса теплообмена /4/:

(4.26)

Теплообменник (см. п. 4.3) выбран не правильно, в связи с тем, что рассчитанная по формуле (4.26) поверхность теплопередачи больше поверхности теплопередачи выбранного стандартизированного теплообменника (625 м²).

Поэтому выбираем теплообменник в том же ряду, но с большей поверхностью теплопередачи, равной 937 м².

Тогда запас поверхности будет равен

Определение гидравлического сопротивления теплообменника

Гидравлический расчет проводят по формулам расположенным ниже.

Для определения гидравлического сопротивления межтрубного пространства теплообменника служит следующее уравнение /3/:

, (4.27)
где _мтр ‑ скорость движения теплоносителя в межтрубном пространстве,

.

Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве, m =

/3/; округляя в большую сторону, получим m = 24. Число сегментных перегородок x = 14 /3/. Диаметр штуцеров в кожухе 350 мм. Следовательно, скорость поглотителя в штуцере