Файл: Расчёт ректификационной установки.docx

при

(5.3)

где , ‒ скрытая теплота парообразования уксусной кислоты и воды при .

,= 2218 кДж/(кг К); = 390 кДж/(кг К).



Тогда:



Определим коэффициент теплопередачи применительно к процессам конденсации и теплоотдачи при вынужденном движении воды по формуле:

(5.4)

где ‒ коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к воде, Вт/(м² ), может быть определён по формуле для турбулентного режима движения:

(5.5)

где B–коэффициент, зависящий от физических свойств воды, определяется по формуле:

(5.6)

‒ скорость воды (от 1 до 2,5 м/с). Примем = 1,5м/с;

‒ внутренний диаметр трубки, м.

Принимаем предварительно дефлегматор вертикальный, 25x2, высотой 3 м.



Удельный тепловой поток определяется по формуле:

(5.7)

Коэффициент теплоотдачи при конденсации паров верхнего продукта, определяется по формуле:

(5.8)

---

где ‒ коэффициент теплопроводности дистиллята, Вт/(м );

‒ плотность дистиллята, кг/м³;

r–удельная теплота парообразования некоторых веществ, кДж/кг;

‒ динамический коэффициент вязкости дистиллята, Па ;

Для вертикальных поверхностей A = 1,15; H = l – высота поверхности.

Физические свойства выбираем при температуре конденсации.







Удельный тепловой поток определяется по формуле:

(5.9)

Для определения q_иск построим графики по уравнениям (5.7) и (5.9) в одной системе координат (рисунок 5.2).

Рисунок 5.2 – К определению площади поверхности теплообмена дефлегматор

Из графика получим q_иск = 140 кВт/м².

Определяем площадь поверхности теплообмена:



По [2] выбираем кожухотрубчатый конденсатор 600 КНВ ‒ 1 ‒ M1 ‒ Б/25 ‒ 3 ‒ 6. Конденсатор типа Н, вертикальный (В), кожухом диаметром 600 мм, на условное давление в кожухе 1 МПа, исполнение по материалу – М1, исполнение по температурному пределу – Б, с гладкими теплообменными трубами диаметром 25 мм и длиной 3 м, шестиходовой по трубному пространству.

Площадь поверхности теплообмена 46 м². Общее число труб 196 шт.

Проверяем скорость:

---

Тогда:







Рисунок 5.3 – К определению площади поверхности теплообмена дефлегматор
Из графика получим q_иск = 165 кВт/м².

Определяем площадь поверхности теплообмена:



Таким образом необходимая площадь меньше принятой.

Также в ходе расчёта была принята длина 3 м, что совпадает с длиной у принятого конденсатора. Выбор конденсатора оставляем таким же.

---

5.2 Расчёт испарителя

Назначение испарителя – испарить жидкость в куб колонны. Образующийся пар поступает к кипящей тарелке. Испарители выполняются в виде вертикальных кожухотрубных теплообменников. В данном курсовом проекте испаритель вынесен за пределы колонны в качестве самостоятельного теплообменника в целях облегчения его ремонта и замены.

Разность температур, определяется как разность температур конденсации и кипения.

Температура кипения кубового остатка

Температура конденсации равна температуре греющего пара:

t_конд = t_w +(20….25 ) = 116 + 24= 140 .


t_кип = 116 ̊С

t_конд = 140 ̊С


Рисунок 5.4 – К определению температурного напора испарителя
Средний температурный напор

(5.10)

.

Значение коэффициента теплопередачи:

(5.11)

где ‒ коэффициент теплоотдачи при конденсации греющего (водяного) пара;

‒ коэффициент теплоотдачи при кипении жидкости внутри труб.

Коэффициент теплоотдачи при конденсации греющего (водяного) пара:

(5.12)

где ‒ коэффициент теплопроводности, Вт/(м К);

‒ плотность, кг/м³;

r – удельная теплота парообразования некоторых веществ, кДж/кг;

‒ динамический коэффициент вязкости

---

, Па с.

Физические свойства выбираем по водяному пару при температуре конденсации 140 .









Принимаем предварительно испаритель вертикальный 25x2, высотой 2 м, поверхность теплообмена 46 м².

Для вертикальных поверхностей A = 1,15, ‒ высота поверхности.

.

Удельный тепловой поток при конденсации определяется формулой:



Тепловая нагрузка испарителя:

(5.13)





Критическую удельную тепловую нагрузку, при которой пузырьковое кипение переходит в пленочное, а коэффициент теплоотдачи принимает максимальное значение, можно оценить по формуле:

(5.14)

Все величины определяются при температуре кипения 116 .

где r – скрытая теплота фазового перехода



‒ плотность паров при атмосферном давлении, кг/м³;

‒ плотность пара при рабочем давлении,



‒ поверхностное натяжение, Н/м.





При развитом пузырьковом кипении, когда удельная тепловая нагрузка q меньше критической q_кр, коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

---