Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-1

.pdf

Скачиваний:

237

Добавлен:

20.11.2023

Размер:

28.73 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2122 / 5822 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 > Следующая >>>

которая нагревается от 18 до 25 °С. Средняя температура внутрен ней поверхности труб 26 °С. Определить коэффициент теплоот дачи.

4.39.По вертикальной стенке пленочного холодильника сте кает пленкой 60% серная кислота в количестве 2,1 дм3/с на 1 м ширины стенки. Высота холодильника 5 м. Средняя температура поверхности стенки 24 °С, средняя температура кислоты 50 °С. Вычислить коэффициент теплоотдачи для кислоты, если коэффи циент теплопроводности ее равняется 0,43 Вт/(м*К).

4.40.Вычислить коэффициент теплоотдачи кипящего под атмо

сферным давлением 20 % водного раствора хлористого натрия. Разность температур греющей поверхности и кипящего раствора 10 К. Для кипящего раствора Я =0,658 Вт/(м-К).

4.41. В кубе ректификационной колонны под атмосферным давлением внутри вертикальных труб высотой 4 м кипит толуол с небольшим содержанием бензола (наличие бензола не учитывать). Диаметр труб 25x2 мм. Определить коэффициент теплоотдачи к кипящему толуолу. Принять температуру поверхности загряз нения стенки со стороны толуола 125,3 °С.

4.42.В межтрубном пространстве вертикального кожухотруб чатого теплообменника, состоящего из 261 трубы диаметром 25x2 мм, конденсируется под атмосферным давлением 4 т/ч насыщенного пара метилового спирта. Определить коэффициент теплоотдачи.

4.43.Насыщенный водяной пар конденсируется на наружной поверхности пучка горизонтальных труб. Наружный диаметр труб 38 мм. Расположение труб шахматное. Расчетное число труб по высоте 11. Температура конденсации 160 °С Определить сред ний коэффициент теплоотдачи, приняв температуру наружной поверхности труб 152 °С. Пар содержит 0,5 относительных % воздуха,

4.44.Метиловый спирт (100%) нагревается в трубном про


странстве одноходового кожухотрубчатого			теплообменника		от
15 до	42 °С	Противотоком в межтрубном	пространстве	течет
вода,	которая	охлаждается от 90 до 40 °С. Теплообменник		с ко
жухом 400 мм состоит из 111 стальных труб диаметром 25x2					мм.
Скорость метилового спирта в трубах 0,75 м/с			Коэффициент тепло

отдачи для воды 840 Вт/(м2-К), суммарная тепловая проводимость стенки и обоих загрязнений стенки 1700 Вт/(ма*К), средняя тем пература поверхности загрязнения, соприкасающейся со спиртом, 38 °С. Определить требуемую площадь поверхности теплообмена.

4.45. Воздух подогревается в трубном пространстве одно ходового кожухотрубчатого теплообменника с 20 до 90 °С при среднем абсолютном давлении 810 мм рт. ст. Расход воздуха, считая при нормальных условиях, составляет 7770 м3/ч. В тепло обменнике 197 труб диаметром 38x2 мм. В межтрубное простран ство подается насыщенный водяной пар подчабеолютным давле нием 2 кгс/см2 (~0,2 МПа). Коэффициент теплоотдачи пара

10 000 Вт/(м2-К), суммарная тепловая проводимость стенки и обоих ее загрязнений 1700 Вт/(м2-К). Определить требуемую площадь поверхности теплообмена.

4.46. Воздух атмосферного давления в количестве 5200 м8/ч (при нормальных условиях) нагревается в трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника с 2 до 90 °С. Число труб 111. Диаметр труб 38x2 мм. Абсолютное давление греющего водяного пара 2 кгс/см2 (~0,2 МПа). Определить требуемую длину труб

ирасход греющего пара, если его влажность 6%. Принять К я*

^^возд-

4.47.По змеевику проходит 1,5 т/ч толуола, охлаждающегося

от 90 до 30 °С.	Охлаждение (противотоком) проводится водой,
нагревающейся	от 15 до 40 °С. Труба змеевика стальная	диа
метром 57x3,5	мм; а воды =580 Вг/(м2-К). Диаметр витка	змее

вика 0,4 м. Определить необходимую длину змеевика и расход воды. Термическое сопротивление стенки и ее загрязнений при нять равным 0,0007 (м2-К)/Вт, а отношение Рг/Ргст для толуола равным 0,75.

4.48. В теплообменнике типа «труба в трубе», состоящем из двух концентрических труб: внутренней диаметром 44,5x3,5 мм и наружной диаметром 89x5 мм, охлаждается от 70 до 30 °С толуол в количестве 1900 кг/ч. Толуол проходит по кольцевому пространству между наружной и внутренней трубой; по внутрен ней протекает охлаждающая вода, нагревающаяся от 14 до 21 еС- Средняя температура поверхности загрязнения со стороны толуола 26 °С, со стороны воды 20 °С. Определить коэффициент тепло передачи. Учесть термические сопротивления загрязнений стенки со стороны толуола и со стороны воды (среднего качества).

Расчет сделать:		а) без учета влияния Рг/Ргст; б) с учетом
влияния	Рг/Ргст.
4.49.	Вертикальная стенка выпарного аппарата покрыта слоем
изоляции	[Я = 0,12	Вт/(м • К) 1 толщиной 45 мм. Температура ки

пящего раствора 120 °С, температура воздуха в помещении 20 °С. Определить потерю теплоты излучением и конвекцией с 1 м2

в	1 ч, принимая температуру поверхности стенки, соприкаса
ющейся		с кипящим раствором, равной температуре последнего.
	4.50.	По горизонтальному паропроводу диаметром 51 Х2,5 мм,
длиной		50 м проходит насыщенный пар	под давлением рйœ =
=	4 кгс/см2 (~0,4 МПа). Определить		количество конденсата,

образующегося в течение суток в неизолированном трубопроводе. Температура воздуха в цехе 15 °С.

4.51.Во сколько раз уменьшится потеря теплоты, если паро провод, рассматриваемый в предыдущей задаче, покрыт тепло изоляционным слоем толщиной 40 мм с коэффициентом тепло проводности 0,093 Вт/(м-К).

4.52.Аппарат изолирован слоем шамотного кирпича толщиной

125 мм 1Я = 0,68	Вт/(м-К)1 и	слоем изоляционной массы [Я =
= 0,12 Вт/(м*К)].	Температура	наружной поверхности металли

ческой стенки аппарата 500 °С. Найти достаточную толщину изоляционного слоя, чтобы температура его наружной по верхности не превышала 50 °С при температуре воздуха в цехе

25°С.

4.53.В сушилке, вдоль ее плоской стенки длиной 6 м, прохо дит со скоростью 2,5 м/с горячий воздух атмосферного давления, имеющий среднюю температуру 85 °С. Стальная стенка сушилки толщиной 5 мм изолирована снаружи слоем теплоизоляции тол

щиной 30 мм. Температура воздуха в помещении 18 °С. Опреде лить количество теплоты, теряемой в 1 ч с 1 м2 стенки сушилки путем конвекции и излучением. Учесть тепловую проводимость загрязнения внутренней стенки сушилки.

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Аппараты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе применяются в тех случаях, когда нет необходимости в механической очистке межтрубного пространства (очистка от осадка возможна только для трубного пространства). Поэтому в трубное пространство подают ту жидкость (воду или водные растворы), которая при нагревании илн выпаривании может выде лять нерастворимый осадок на стенках труб, а в межтрубное пространство подают чистую жидкость илн конденсирующийся пар.

Конечную температуру охлаждающей воды не следует принимать выше 45—50 °С во избежание значительного образования накипи.

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками и с поперечными перегородками в межтрубном пространстве, при* меняемые в химической, нефтяной и других отраслях промышленности, обозна чаются индексами и классифицируются:

—по назначению (первая буква индекса): Т — теплообменники; X — хо лодильники; К — конденсаторы; И — испарители;

—по конструкции (вторая буква индекса): Н — с неподвижными трубными

решетками;	К— с температурным	(линзовым) компенсатором на кожухе;
— по	расположению (третья	буква индекса): Г — горизонтальные; В —

вертикальные.

Основные сведения о кожухотрубчатых теплообменных аппаратах с не подвижными трубными решетками по ГОСТам 15119—79, 15120—79, 15121—79 и 15122—79 для труб 25X2 мм из стали марок 10 и 20 приведены в табл 4.11» 4.12, а также в Приложении (табл. XXXIV и XXXV).

Размещение отверстий под трубы в трубных решетках и основные размеры— см. ГОСТ 15118—79. Примеры размещения отверстий в трубных решетках при ведены на рис. II и III (см. Приложение).

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с неподвижными трубными решетками типа TH, ХН, КН, ИН можно применять только в тех случаях» когда разность температур кожуха (t^) и труб (/т) будет меньше максимальной, приведенной в табл. XXXV.

Если разность /к и tT окажется больше максимально допустимой, то ис пользуют кожухотрубчатый теплообменныи аппарат с линзовым компенсатором типа ТК. КК, ХК, ИК или с плавающей головкой (ГОСТ 14246—79).

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты с неподвижными трубными ре шетками, предназначенные для аммиачных и углеводородных холодильных уста новок (ГОСТ 22485—77 и 22486—77), в этом пособии не приводятся.

Пример 4.1. Рассчитать теплообменный аппарат для охлаждения 1,1 кг/с диэтилового эфира от +25 до —10 °С рассолом — раствором хлористого каль ция [23,8 % (масс.)], поступающим из холодильной машины. Рассол нагреваегся от —15 до —12 °С. Давление в линиях эфира н рассола менее 0,3 МПа. Со-

Применение кожухотрубчатых теплообменных аппаратов со стальными трубами

Рраб г- предельные	рабочие давления,	зависящие от характеристики	и температуры
среды, 1 кгс/см2 »	0,1 МПа
Тип аппарата		Применение и нормы
Тип аппарата	в	кожухе	в трубах
	в	кожухе	в трубах

Теплообменники	Нагревание и охлаждение жидких	и газообразных сред
TW и ТК	Температура теплообменивающихся сред от—70до+350°С
(ГОСТ 15122—79)	Температура теплообменивающихся сред от—70до+350°С
	Русл Для ТН от 6 до 25 кгс/см2	руСл от 6 Д° 16 кгс/см2
	для ТК от 6 до 16 кгс/см2
Конденсаторы КН	Конденсируемая среда	Охлаждающая среда
и КК	Температура от 0 до +350 °С	Вода или другая не-
(ГОСТ 15121—79)	Температура от 0 до +350 °С	Вода или другая не-
(ГОСТ 15121—79)	Русл Для КН от 6 до 25 кгс/см2	токсичная и невзрыво-
	Для КК от 6 до 16 кгс/см2	и непожароопасная
		среда
Холодильники	Охлаждаемая среда	Температура от —20
Холодильники	Охлаждаемая среда	до +60 °С
ХН и ХК	Температура от —20 до +300 сС	до +60 °С
ХН и ХК		русл ДО 6 кгс/сма
(ГОСТ 15120—79)		русл ДО 6 кгс/сма
(ГОСТ 15120—79)	Русл Для ХН от 6 до 40 кгс/см2
	для XК от 6 до 16 кгс/см2
Испарители ИН	Греющая среда	Испаряемая среда
н ИК	Температура греющей и испаряемой среды от —30 до
(ГОСТ 15119—79)	Температура греющей и испаряемой среды от —30 до
(ГОСТ 15119—79)
	Русл Для ИН от 6 до 40 кгс/см2	ру*л от 6 до 10 кгс/см2
	для ИК от 6 до 16 кгс/см2

поставить несколько вариантов аппаратов, отличающихся гидродинамическим режимом течения теплоносителей.

Р е ш е н и е	Общая часть 1 .	Определим расход теплоты и расход рассола.
Примем индекс	«1» для горячего	теплоносителя (диэтилового эфира), индекс

«2» — для холодного теплоносителя (рассола). Предварительно найдем среднюю температуру рассола:

U « 0,5 [-1 5 + ( - 12)] = -1 3 ,5 °С;

среднюю температуру диэтилового эфира

tx = + А^Ср = —43,5 + 16 = +2,5 °С;

где А/Ср — средняя разность температур, равная при противотоке теплоносителей 16 К.

эфир

+25 —* -- 10

		рассол
		—12
	♦-	Ni
	СО II to <
А/Ср —	А/б	А/м
	In (А/б/Д/м) ~

—15

Д<м — 5!

37 — 5

16 К .

In (37/5)

Основные характеристики теплообменников.*ГН и ТК							и холодильников ХН и XR с трубами 25X2 мм									T а б л и ц-а		4Л2
Основные характеристики теплообменников.*ГН и ТК							и холодильников ХН и XR с трубами 25X2 мм
(ГОСТ 15118—79, ГОСТ 15120—79, 15122—79)											151!8 —79; h — расстояние
пр чнсло P^ûB труб по вертикали для				горизонтальных		аппаратов — по ГОСТ					151!8 —79; h — расстояние			между перегородками
Диаметр	Число			Длина труб 1,			м				Проходное сеченне,			м2
кожуха	Число	1,0	\| 1,5	\| 2,0	\| 3.0	\|	4,0	J	6,0	9,0							h,
внутренний	труб п	1,0	\| 1,5	\| 2,0	\| 3.0	\|	4,0	J	6,0	9,0	S„. 102	S .10*	S*В .	T T -	10*	« p	h,	M M
D, мм			Поверхность		теплообмена			F,	м*		т	M	S*В .	n	10*
D, мм											т	M

						О д н о х о д о в ы е
159 *	13	1,0	1.5	2,0	3,0		—			r	0,5	0,8	0,4			5	100
27? *	37	3,0	4,5	6,0	9,0		19,5		—	—	1,3	1,1	0,9			7	130
325*	62	—	7,5	10,0	14,5		19,5		—	—	2,1	2 2		1,3		9	180
400	111	—	—	17	26		35		52		3,8	J U	2,0			11	250
600	257	—-	—	40	61		81		121	329	8,9	6,3	4,0			17	300
800	465	—	—	73	109		14G		219	329	16,1	7,9	0,9			23	350
1000	747	—	—	—	176		235		352	Б28	25,9	14,3	10,6			29	520
1200	1083	—	—	—	—		340		510	765	37,S’	17,9	16,4			35	550
						Д в у х х о д о в ы е
325 *	56		6,5	9,0	#гз,о;		17,5		47	_	1,0	1,5		1,3		8	180
400	100		—	16,0	57		31,0		47	—	1,7	2,5	2,0			10	250
600	240		—	38	57		75		ИЗ	—	4,2	4,5	4,0			16	300
800	442		—	69	104		139		208	312	7,7	7,0	6,5			22	350
1000	718		—	—	169		226		338	507	12,4	13,0	40,6			28	520
1200	1048				—		329		494	740	17,9	16,5	16,4			34	560

600	206
800	404
1000.	666
1200	986

	32	Ч е т ы р е х * о д о в ы е				1,8	4,5	4,0	14	300
—	32	49	6$	97	—	1,8	4,5	4,0	14	300
—	63	95	127	190	285	3,0	7,0	6$	20	350
—	—	157	209	314	471	5,5	13,0	10,6	26	520
		—	310	464	697	8,4	16,5	16,4	32	550

600	196		31	46	Ш е с т и х о д о в ы е			1,1	4,Б	3,7	14	300
600	196	—	31	46	61	91	—	1,1	4,Б	3,7	14	300
800	384	—	60	90	121	181	271	2,2	7,0	7,0	20	350
1000	642	—	—	151	202	302	454	3,6	13,0	10.2	26	520
1200	958	—	—	—	301	451	677	5,2	16,5	14,2	32	550

* Наружный диаметр кожуха.

С учетом потерь холода в размере 5 % расход теплоты:
Q = 1,05Огсг (/1н — t1K) =			1,05.1,1.2140125 — (—10)] = 86 600 Вт;
расход рассола:
G	Q	ha)		66500			- 9	9 кг/с
2 ~	с2 « 2н -	ha)	2900 [-1 2 - (-15)]					9’9 КГ/С’
где сл — 2140	Дж/(кг-К) и с2 =			2900 Дж/(кг-К) — удельные					теплоемкости
эфира и рассола при их		средних температурах /i =					-\|-2,50C и		t%=	—13,5 °С
(рис. XI и табл. LII) *.
Объемные расходы эфира и рассола:
	Vi «	<Vpi =		1,1/733 =	0,0015 м3/с;
	V2 =	с 2/р8=		9,9/1220 =	0,0081	м3/с,
где pi = 733 кг/м3 и р 2=		1220	кг/м3 — плотность эфира					(рис. XI)		и рассола
(табл. LII).
2. Наметим варианты теплообмеиных аппаратов.
Для этого определим ориентировочно значение площади4поверхности тепло

обмена, полагая д ор = 250 Вт/(м2- К) по табл. 4.8, т. е. приняв его таким же, как


н при теплообмене от жидкости к жидкости для			углеводородов и масел:
Q	86 500 _		22 •
F°p “■Яор'А/ср ~	250.16 ~
Из величины FoP = 22 м2 следует,	что	проектируемый холодильник мо
жет быть: а) теплообменником типа «труба		в трубе»; б) элементным, т. е. со

ставленным из нескольких кожухотрубчатых аппаратов меньшей площади, соеди ненных последовательно; в) одиночным кожухотрубчатым аппаратом. Как сле дует из табл. 4.13, можем использовать как аппараты типа ХН, так и типа ТН.

Для обеспечения интенсивного теплообмена попытаемся подобрать аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Рассол направим в трубное

пространство,			так как		он дает	загрязнения,		эфир — в межтрубное простран
ство.
	В теплообменных трубах 025X2 мм холодильников по ГОСТ 16120—79
скорость течения				рассола при Re2 >			10 000 должна		быть более
				Re2\|A		10 000.7,165* 10“s			2,8	м/с,
					d2p2	0,021•1220

где p2 =		7,165-10~8 Па-с— вязкость					рассола	при	/2 =	—13,5°С (табл. LI).
	Проходное сечение				трубного пространства при этом должно быть менее
				Si =	VJw't =	0,0081/2,8 = 0,289.10~2				м2.
	Кожухотрубчатый				холодильник		»
труб							наименьшего диаметра 159 мм с числом
	13 имеет		ST = 0,5-10" 2 м2 1[табл. 4.12). Следовательно, турбулентное те
чение рассола			можно обеспечить только в аппарате с меньщим сечением труб
ного пространства, т.					е. в теплообменнике			«труба в трубе».
_	Вариант		1	Теплообменник		«труба в трубе» (ГОСТ 9930—78j.
I X		Рассмотрим аппарат, изготовленный из труб 89X4 мм (наружная труба)

и 57X3,5 мм (внутренняя труба). Скорость рассола в трубах для обеспечении турбулентного течения должна быть более ш2:

ЮОООмз 10000.7,165.10“3

1,17 м/с.

d&2 0,05-1220

*Течлофизические свойства .зфира приведены в габл. IV, IX, X, ХХХШ

ина рис. XI и XIII, свойства рассола — в табл. ХХХШ, LI, LII.

Число параллельно работающих труб 57X3,5 мм, при этом

п' =	V2	0,0081
	0,785d>j	Ь;785-(),05»-1,17 ~ 3*53-

Примем п — 2. Определим скорость и критерий Рейнольдса для рассола:

У*

0,0081

Щ0t785d£n 0,785-0,052. 2 '“ 2,07 М/с;

И»

7,165-1<Га

— 17 650.

Для

эфира:

Шх =

0,0015

= 0,27 м/с;

0,785 (D2 — d2) л

0,785 (0,081*—0,0572)-2

п .

« М Л

__ 0,27-0,024-733

16960,

RCl-------^ ------------- 0.28-’1(Га

где эквивалентный диаметр d9 =

D — d =

0,081 — 0,057 =

0,024 м.

1 .2. Составим схему процесса

теплопередачи

(рис.

4.23).

По табл. 4.1

находим, что

теплоотдача

для обоих потоков описывается уравнением (4.17);

Nu =

0,0216/ Re0,8Pr0,43 (Рг/Ргст)0,25*

Коэффициент

примем

равным

1, полагая,

что

L/d0 >

(табл.

4.3),

Ввиду того, что температуры стенок

со стороны эфира

/ст. i

рассола

/©Тв1

пока неизвестны, примем сомножитель (Рг/РгСт)0,25 равным единице для

обоих

потоков

[это

позволяет

сделать

сама форма уравнения

(4.17)],

а) Коэффициент теплоотдачи для эфира.

Критерий

Прандтля

для

эфира

при

+ 2,5 °С:

Pri « qpiA i =

2140-0,28- Ю‘з/0,136 =

4,4,

где

= 0,136 Вт/(м* К) — коэффициент

теплопроводности эфира (рис. X),

Критерий Нуссельта для эфира:

Nu; = 0,021-1-16 960°'8.4,4М3.1 =94,8.

Коэффициент теплоотдачи

от эфира к стенке:

а\ =

N uV ^i — 94,8-0,136/0,024 =

537 Вт/(м2-К).

б) Коэффициент теплоотдачи для рассола.

Критерий

Прандтля

для

Зфир

Рассол

рассола

при —13,5 °С:

Рга = сг\з^Аг ** 2900-7,165 X

Ъ = + 2,5°С

tcr.2~-H,2°C

X Ю“а/0,473 =

44,

где Я2 =

0,473 Вт/(м • К) — коэф

*■ ç -5920Ът/мг

фициент

теплопроводности рас

сола

(табл.

L1).

а,=52бВт/(м2-К)

az “2550Вт/(м2-К)

Рис. 4.23 (к первому варианту	"liKp.l	■7загр.2
расчета примера 4.1).

Критерий Нуссельта:

Nui = 0.021 • 1

17 6500-8-44м 3 -1 =

262.

Коэффициент

теплоотдачи

от

стенки

рассолу:

a i =

Nu2X2/d2 =

262-0,473/0,050 = 2480

Вт/(м2-К)-

Термическое сопротивление стенки и загрязнений (табл. XXXI):

гст — j 1

0,0035

5800

= 4,2-10“4 м2• К/Вт.

5800 '

46,5

Коэффициент теплопередачи:

: 373 Вт/(м2Ю .

i + 2 ' c T

+ ^ -

g§7 +

4>2 • ,0' 4 +

2Ш

Поверхностная

плотность

теплового

потока:

q' = К' А/Ср *=373-16 = 5970 Вт/м2.

1.3. Определим

ориентировочно

значения (ст. 1 и ter. 2,

исходя из того,

что

■А/2 =

где сумма

д/; + д 4 + д ^ = д / ср.

Найдем:

Д<, = q-/a[ =

5970/537 = 11,1

К;

Д/;т = <?' £

/-ст -

5970.4,2-10- »

2,5 К;

5970 _

Щ 1tQ

2480 ~ 2,4 К*

Проверка: сумма

А/j, Д/£ и Д/'т равна Afcp:

Отсюда

11,1 + 2 ,5 +

2,4 =

16 К = 16°С.

— А/; = 2,5— П,1 = —8,6 °С;

*стЗ = h +

“ *13»5 +

2»4

11,1 °С.

Введем поправку в коэффициенты «теплоотдачи,

определив (Рг/Ргст)0*25.

Критерий Прандтля для эфира при

tCT. г = —8,6 °С:

Ргстл =

cCT.a,uCl дДст.1

2050-0,322-10~*/0,137 =

4,85.

Критерий Прандтля

для рассола

прн

tc1 . 2 — —11,1 °С:

^ гст.2 — ^ст.аре1.2Ас г.2 =

2900 -6,2» 10 3/0,475 =

38.

Коэффициенты теплоотдачи:

для эфира

а 4 = а! (Prj/Ргстл)0,25 =

537 (4.4/4.85)0-25 =

537.0,908е-25»

= 537-0,98 =

526 Вт/(м2.К);

а 2= а'г (Ргг/Ргстд)0,25 = 2480 (44/38)0l2S = 2480- 1 ,1бР'25 =

		= 2480-1,03 = 2550		Вт/(м'К).
Исправленные значения К, Q, tCT if			/eïe а:
	К = ------------- !-----------г			=	370 Вт/(м2.К);
	^g+4,2-10 4 4-2550
	Q=aK Д/Ср = 370-16 =				5920 Вт/м»;
*ст.1	=	2 , 5 - ^	=	2 ,5 -1 1 ,2 = - 8 ,7 ^С;
ст.г = ' + —		= ~ 13 -5 + Щ 5=		- ,3 ’5 + 23 = - - П '2 °с
Дальнейшее уточнение alf а2 и других величин не требуется, так как рас-
яождение между	а{, а,	и а 2, а \| и др. не превышает 5 %.

1.4.Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

Fp = Q/q = 86 500/5920 = 14,6 м2.

С запасом 10%: Fр = 16,1 м2.

Площадь поверхности теплообмена одного элемента длиной 6 м!

Fi » ndCpL « 3,14*0,0535.6 «в 1,01 м2.

Число элементов в каждой из двух секций (ветвей):

16,1

= 8 шт.

nFi 2 - 1.01

Общее число элементов tiN =

2-8 = 16 шт. Масса аппарата «труба в тру

бе» — 1600 кг. — см. каталог «Теплообменники ТТ. Емкостная сварная аппара

тура». М., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ,

1968.

диаметром

159 мм с трубами

Вариант 2. Кожухотрубчатый

холодильник

25X2 мм (ГОСТ 15120—79).

Рейнольдса

для

рассола:

2.1.

Скорость

и критерий

У2

0,0051

1,81

м/с;

S2 “

0.785Ы1

““ 0,785.0,021‘М З

Re2

w2dtf>2

1.81.0,021 «1220 =

6500;

р2

7,165.10‘»

скорость и критерий Рейнольдса для эфира:

Wi *

0,0015

0,187

м/с;

S, в 0,8-10-

Rej

<MiPi

0,187-0,025.733

,ПЛЛЛ

“ й ----------- 0.28-КГ*-------- 12 Ш

где St =* 0,8-10“2 мг — проходное

сечение

межтрубного пространства

между

перегородками по

ГОСТ 15120—79;

Pi =

0,28*10“3 Па*с — вязкость

эфира

при +2,5 °С (табл. IX);

0,025 м — наружный диаметр труб, определяющий

линейный

размер

при

поперечном обтекании.

2.2.

Для расчета процесса теплопередачи в этом случае (как и в предыдущих)

необходимо зиатъ температуры /СТв1 и tcт. а. Для потока в трубах при

Re2^


<С 10 000 значение /ст> 2 влияет на выбор вида		расчетной формулы			через	по
средство произведения	GrPr. Зададимся значениями fCT. \		и /ст. 2* исходя			из
того, что /j > /ст 1 >	ст. 2 > ^2 например, примем		, =	—10 °С; /'Тв 2 “
= —11°С (с последующей проверкой).		12300).,
а) Коэффициент теплоотдачи для эфира (Rex				Re >	1000 реко
При поперечном омывайии потоком трубного пучка при
мендуется соотношение (4.31):

Nu = 0,4еф Re0-6Pr°>36 (Pr/PtCT)0’25.

Примем еф = 0,6 (см. с. 157). Критерий Прандтля для эфира при /ст. j = —Ю °С;

Ргст.1 = (срЛ)/м л = 2070-0,328-10' 3/0,136 = 5,0.

Тогда

Nuî = 0,4-0,6-12300°'6.4,40'36 (4,4/5,0)0-25 = 105;

а[ = NU|X,,/d, = 105.0,136/0,025 = 570 Вт/(м*-К).

б) Коэффициент теплоотдачи для рассола (Re, = 6500).

Для выбора расчетной формулы определим произведение (GrPr) при опре деляющей температуре — средней температуре пограничного слоя (см. с. 154):

=s 0,5 (/ст г *f ^2) ~

0,5 [—11 -|- (—13,5)] =

—12,25 °С.

Физические

свойства рассола при

/2 = —12,25 °С: р, = 1220 кг/м4; р* =

= 6,7-КГ3 Па-с;

К = 0,475

Вт/(м ■К) — табл.

LI;

с, = 2902

Дж/(кг-К) —

табл. LII; Р, = 0,35-10~3 К '1— табл. XXXIII;

РГ = c & A t =

2902-6,7-10-3/0,475 =

40,9;

Gr'

grfjPl

РА/

9,81-0,021s-12202 .

(6.7-10- #

° '35' ,0Г

I- 1 1 “

<“ 13*5>1 - 2>4-103:

(Gr'Pr') =

2,4.103-40,9 =

9,8. 10*.

Для определения Nuz при (Gr,PrJ •< 8-1№

воспользуемся

рис. 4.1. При

Re, =

22,

откуда

6500 : Рг°,43 (р г/р Гст)0-25

Nu2 =

22Рг£’4э (Рг/Ргст 2)0’25 = 22-440'44 (44/38)0’25 =

115

(где Ргсл 2 =

при /ст. 2 =

—II °С);

а , =

Nu^j/d, =

115-0,473/0,021 =

2590

Вт/(м2-К).

Коэффициент теплопередачи:

390 Вт/(м2-К).

^ н - а д - ю - ч - * 1

2590

Поверхностная

плотность

теплового потока:

q' ~

К ДУСТ = 390-16 =

6240 Вт/м2.

2.3. Уточним значения

/СТв j

и tCT, а:

^ст. 1 —h — A*i “ h —

—+2,5

6240

-8,5 °С;

-g^Q

п6240

^СТ. 2 = 12+ = —*2 4* — =*= —13,5 + пНпл = —И»! ‘С.

Оа

<<< < Предыдущая 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2122 / 5822 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги