Определяем коэффициент теплопередачи.
Принимаем трубы теплообменника диаметром 25 X 2 мм. Задаемся значением критерия Rе для воды Re = 15 000 (развитое турбулентное течение) и определяем скорость движения воды и требуемое число труб из выражений:
где 
= 992 кг/м3 – плотность воды при 40оС (табл. 3), μ=0,657.10-3 Па.с — динамический коэффициент вязкости воды при 40 оС(табл. 3).
Обращаясь к табл. 4, видим, что ближайшие числа труб:
одноходовой теплообменник n=13, Fmax=3м2
двухходовой теплообменник n=56/2=28, Fmax=17,5м2
шестиходовой теплообменник n=196/6=32,6, Fmax=91м2
Для выбора одного из них оценим ориентировочно величину требуемой поверхности теплопередачи.
По табл. 5 ориентировочное среднее значение коэффициента теплопередачи в конденсаторах паров органических веществ Кор=300-800 Вт/(м2.К). Тогда максимальная площадь поверхности теплообменника:
м2
Одноходовых теплообменников с площадью поверхности такого порядка нет (табл. 4), двухходовой имеет Fmax=17,5м2, следовательно проектируемый теплообменник будет шестиходовым (nт=32,6; nобщ=196; F=61 м2)
Определяем коэффициент теплоотдачи для воды αв.
Уточняем значение критерия Rе:
Развитое турбулентное течение.
полагая 
, так как вода нагревается.
Значение критерия Pr для воды при 40 оС находим по табл. 3: Pr=4,31
Тогда
Вт/(м2.К)
где λ – коэффициент теплопроводности воды при 40 оС.
Рассчитать коэффициент теплопередачи для конденсирующегося пара бензола αбпо уравнению
Значения физико-химических констант жидкого бензола берём при температуре конденсации 80 °С:
λ1=0,14 Вт/(м.К) – рис.
ρ1=815 кг/м3 – табл. 6
μ1=0,316.10-3 Па.с – табл. 7
Расход бензола G=7800/3600=2,16 кг/с. Следовательно
Вт/(м2.К)
Термическое сопротивление стальной стенки трубы:
м2.К/Вт
где λст = 46,5 Вт/(м • К) - коэффициент теплопроводности стали
Тепловая проводимость загрязнения со стороны бензола (табл. 8):
Вт/(м2.К)
Тепловая проводимость загрязнения со стороны воды:
Вт/(м2.К)
Суммарное термическое сопротивление стенки и загрязнений:
м2.К/Вт
Вт/(м2.К)
4) Требуемая площадь поверхности теплообменника F:
м2
Выбранная по госту поверхность теплообмена Fт= 61 м2
Запас площади поверхности теплообменника
Пример решения задач 16-20
Рассчитать кожухотрубчатый теплообменник для нагрева 20 т/ч толуола от 21 до 98 оС. Греющий водяной насыщенный пар имеет абсолютное давление р=1,6 кгс/см2. В водяном паре содержится 0,5% воздуха.
1) Определяем среднюю разность температур Δtср
Температура кондесации водяного пара tконд=112,7 оС. Температурная схема:
112,7 
112,7
21 
98
Δtб=91,7 Δtм=14,7
Средняя разность температур:
Средник температура охлаждающей воды:
t2=t1-Δtср=112.7-42,1=70 оС
Расход толуола:
G2=20000/36000=5,56 кг/с
V2=G2/ρ2=5,56/820=0,00678 м3/с
Здесь ρ2 =820 кг/ м3 – плотность толуола при 70 оС
Дата добавления: 2015-06-17; просмотров: 5247;