Файл: Расчёт бинарной ректификации смеси ацетон толуол.docx

по ГОСТ 15119-79, 15121-79, [3, табл. 2.9 стр. 57] для уточнённого расчёта выбирается нормализованный кожухотрубчатый конденсатор со следующими характеристиками:

Диаметр кожуха
Диаметр труб
Число ходов по трубам
Общее число труб
Длина труб
Поверхность теплообмена

Уточненный расчет

Трубное пространство:

Критерий Нуссельта определим по формуле 4.17 [2, стр.152]

В процессе теплопередачи охлаждающая вода в трубках нагревается, поэтому при расчете коэффициента теплоотдачи от стенок к воде отношение (Pr/Pr_cт)^0,.25 можно не учитывать (Pr> Pr_cт, Pr/Pr_cт>1).

Критерий Прандтля для воды при t = 25 °С определим по табл. ХХХIХ [2, стр. 537] Pr = 6,18

Коэффициент теплоотдачи для охлаждающей воды:

Сумма термических сопротивлений стенок и их загрязнений:

По табл. ХХХI [2, стр.531] принимаем тепловые проводимости загрязнений:

Со стороны воды:

Со стороны пара органической жидкости:

Коэффициент теплопроводности нержавеющей стали марки Х18Н10Т

[2, табл. 28, стр.529]: ????_C_Т = 17,5 Вт/м·К

Тогда,

Межтрубное пространство:

Определим коэффициент теплоотдачи для конденсирующегося пара дистиллята по формуле 2.25 [3, стр.53] для n горизонтальных труб длиной L:

При конденсации пара на наружной поверхности пучка из n горизонтальных труб средний коэффициент теплоотдачи несколько ниже, чем в случае одиночной трубы, вследствие утолщения пленки конденсата на трубах, расположенных ниже.

Приближенно принимается, что при n>100

Тогда,

Определим расчетное значение коэффициента теплопередачи по формуле:

Запас площади поверхности теплообмена

4.1.2. Расчёт кипятильника

В кипятильнике ректификационной установки происходит испарение кубового остатка ректификационной колонны. Образующаяся паровая смесь возвращается в нижнюю часть колонны, обеспечивая встречный паровой поток для стекающей сверху колонны жидкости.

Испарение кубового остатка происходит за счёт конденсации насыщенного водяного пара в межтрубном пространстве кипятильника.

В дальнейших расчётах все характеристики холодного теплоносителя обозначаются индексом «2», характеристики горячего теплоносителя – индексом «1».

Физико-химические свойства теплоносителей, рассчитанные с учётом температуры и массовых (мольных) долей компонентов в смеси [2,3,5,6], представлены ниже:

Горячий теплоноситель:	Холодный теплоноситель:
Насыщенный водяной пар	Кубовая смесь «ацетон – толуол»

Для определения тепловой нагрузки кипятильника рассчитывается тепловой баланс ректификационной колонны [14, стр.123-124]:

Qк = 3,129 ∙ 103,9 ∙

+ 1,593 ∙ (0,293 + 1) ∙

∙ 10³ – 4,722 ∙

∙ 71,5 + 1,593 ∙

∙ 58 = 845963 Вт
Расход пара в кипятильнике:

Температурная схема:

132,9

132,9

103,9

Определим ориентировочную величину площади поверхности теплообмена

По ГОСТ 15119-79 и ГОСТ 15121-79 выбираем одноходовой кожухотрубчатый испаритель со следующими характеристиками [3, табл. 2.9 стр. 57]:

Диаметр кожуха
Диаметр труб
Число ходов по трубам
Общее число труб
Длина труб
Поверхность теплообмена

Уточненный расчет:

Коэффициент теплопередачи от водяного пара, конденсирующегося на наружной поверхности [3, ф-ла 2.23 стр. 53]:

Коэффициент теплопередачи от кипящей в трубах жидкости [3, ф-ла 2.28 стр. 54]:

Коэффициент А определим по формуле:

Коэффициент В вычислим по формуле:

Сумма термических сопротивлений стенок и их загрязнений:

По табл. ХХХI [2, стр. 531] принимаем тепловые проводимости загрязнений:

Со стороны паров воды:

Со стороны органической жидкости:

Коэффициент теплопроводности нержавеющей стали марки X18H10T[2, табл. 28, стр.529]:????_C_Т = 17,5 Вт/м·К

Сумма термических сопротивлений стенок и их загрязнений

Решаем уравнение относительно неизвестного теплового потока:

q, Вт/К	f(q)
29000	0,387693
28900	0,317754
28800	0,247821
28700	0,177893
28600	0,10797
28500	0,038052

Можно принять q = 28500 Вт/К

Тогда,

Запас площади поверхности:

4.1.3. Расчет холодильника кубового остатка

Горячий теплоноситель:	Холодный теплоноситель:
Кубовая смесь «ацетон-толуол»	ВОДА

,