Файл: Расчёт ректификационной установки.docx

(5.15)

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

‒ поверхностное натяжение, Н/м;

‒ коэффициент кинематической вязкости, м²/c;

B – безразмерный коэффициент.







(5.16)

.



Удельный тепловой поток при кипении определяется по формуле:

(5.17)

Удельный тепловой поток при конденсации:

(5.18)

Для определения q_иск построим графики по уравнениям (5.17) и (5.18) в одной системе координат (рисунок 5.5).



Рисунок 5.5 – К определению площади поверхности теплообмена испарителя
Из графика получим q_иск = 47 кВт/м².

Определяем площадь поверхности теплообмена

(5.19)



По [3] выбираем кожухотрубчатый испаритель вертикального типа 600ИНВ ‒ 1 ‒ 1 ‒ 1 ‒ M1 ‒ C/25 ‒ 2. Испаритель типа Н, с кожухом диаметром 600 мм, исполнение 1, на условное давление в трубах 1 Мпа, в кожухе 1 Мпа, исполнение по материалу М1, исполнение по температурному пределу С, с гладкими теплообменными трубами диаметром 25 мм и длиной 2 м. Площадь поверхности теплообмена 40 м². Общее число труб 257 шт.

В ходе расчёта была принята l = 2 м, что совпадает с фактической длиной данного испарителя.

---

5.3 Расчёт подогревателей и холодильника

5.3.1 Первый подогреватель исходной смеси

В первом подогревателе исходной смеси в качестве греющего теплоносителя используются кубовые остатки. Их температура на входе в подогреватель Исходная смесь поступает со склада с температурой Ее температуру за первым подогревателем принимаем равной:



Тепловой поток, отданный исходной смеси в первом подогревателе:

(5.20)

где ‒ расход исходной смеси,

‒ температуры смеси на входе и выходе из теплообменника, ;

‒ теплоемкость исходной смеси при средней температуре смеси.

Средняя температура смеси:



Теплоемкость исходной смеси:





Принимаем температуру конденсата на выходе из подогревателя:



Средняя температура кубовых остатков:





Тепло, отданное кубовыми остатками:

(5.21)

‒ температуры кубовых остатков на входе и выходе из теплообменника, ;

‒ теплоемкость кубовых остатков при средней температуре кубовых остатков.

Температуру кубового остатка на выходе из подогревателя:

---

где G_w = 0,528 кг/c – расход кубовых остатков;



Движение теплоносителей в подогревателе принимаем противоточным. Определение температурного напора приведено на рисунке 5.7.

Средний логарифмический температурный напор в первом подогревателе:








t''_w = 54°C

t'_cм = 20°C

t''_cм = 64,3°C

t'_w = 116 °C


Рисунок 5.6 – Определение температурного напора первого подогревателя

Для эффективной работы кожухотрубного теплообменника необходимо учитывать то обстоятельство, что температурный напор не должен быть меньше 0,8 .

.

где ‒ максимальная разность температур в теплообменнике;

Условие не выполняется , поэтому принимаем 0,8.

Определяем R – отношение массовых теплоёмкостей:

(5.22)



Параметр P – коэффициент тепловой эффективности теплообменника, находим по рисунку 4.35 [1]. По На пересечении и R=1,37 находим P=0,16.



‒ величина подогрева;

---

Рассчитаем температуру на выходе исходной смеси:



















(5.23)

Зададимся коэффициентом теплопередачи k = 160 Вт/(м² К). Выберем кожухотрубного теплообменника используя ЧЕП. По рисунку 4.35 [1]. По и R=1,37: ЧЕП = 0,18.

Поверхность теплообмена:



Предварительно выбираем по таблице 4.3 [1]: одоноходовой с поверхностью теплообмена 2 м2. Диаметр труб 20х2, длина 1,5 м, общее число труб 19 шт, диаметр кожуха 159 мм, число ход 1, площадь сечения одного хода по трубам 0,004 м2, межтрубного пространства 0,005 м2.

Кубовые остатки направим в межтрубное пространство, а исходную смесь в трубы.

Проведём проверку коэффициента теплопередачи.

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от кубового остатка к внешней поверхности стенки труб при движении в межтрубном пространстве с сегментными перегородками. Свойства берём при средней температуре кубового остатка и массовой концентрацией:



Критерий Рейнольдса:







При Re>1000:



Примем коэффициент теплоотдачи:



Температура стенки приблизительно:



По данной температуре стенки определяем критерий Прандтля:

---

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности стенки к исходной смеси. Свойства берём при средней температуре исходной смеси и массовой концентрации:



Критерий Рейнольдса при движении кубового остатка внутри гладких труб:







При 2300
Таблица 5.1 ‒ Зависимость комплекса K0 от числа Рейнольдса

	2,3	2,5	3,0	3,5	4,0	5	6	7	8	9	10
	3,6	4,9	7,5	10	12,2	16,5	20	24	27	30	33

Поскольку температура внутренней и внешней стенки мало отличаются, то примем значения критерия Прандтля такое же, как для внешней стенки трубы.





Коэффициенты загрязнений примем по таблице 4.2 [1]:



Коэффициент теплопередачи:





Сравним с принятым значением:



Определяем действительную нагрузку:

---