Определяем поверхность теплообмена F

Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена. По таб. Минимальное значение коэффициента теплопередачи для случая теплообмена от конденсирующегося водяного пара к органическим жидкостям. При этом

Выбираем Re=10000. Для обеспечения турбулентного течения толуола при >10000 скорость в трубах должна быть больше :

где = 0,36^.10^-3 Па^.с – динамический коэффициент вязкости толуола при 70 ^оС.

Число труб 25х2 мм, обеспечивающих объёмный расход толуола при =10000:

Условию n<93,7 b F<150 м² удовлетворяют (табл. ) два теплообменника:

а) четырёхходовой диаметром 600 мм с числом труб на один ход трубного пространства n =52,5 (общее число труб 210);

б) шестиходовой диаметром 600 мм с числом труб на один ход трубного пространства n =33 (общее число труб 198)

Выбираем четырёхходовой как более простой

I. Коэффициент теплоотдачи для толуола.

Уточняем значение критерия :

=10000^.n`/n=10000^.93,7/52,5=17850

Критерий Прандтля для толуола при 70 ^оС:

Здесь =0,1248 Вт/(м^.К) – коэффициент теплопроводности толуола при 70 ^оС

Расчётная формула

Отношение принято равным 1,05 (с последующей проверкой).

Таким образом

II. Коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара на пучке горизонтальных труб.

Расчёт осуществляем приближённо (без учёта влияния поперечных перегородок) по формуле:

В нашем случае известно кг/с и n=210. Поэтому используем зависимость с учётом влияния примеси воздуха (0,5%):

где - коэффициент [см. рис. ], для шахматного расположения труб в пучке и при числе рядов труб по вертикали (табл. ) (рис. ); - коэффициент, зависящий от содержания воздуха в паре (рис. ), ; (табл. ).

Надо задаться длиной труб (по табл. 4.14 длины труб 2; 3; 4 и 6 м). Задаёмся L = 3 м. Если по окончании расчёта будет принята другая длина труб, то расчёт необходимо скорректировать (с увеличением L при величина возрастает). Имеем:

Принимаем тепловую проводимость загрязнений со стороны греющего пара , со стороны толуола (табл. ). Коэффициент теплопроводности стали (табл. ). Тогда

Коэффициент теплопередачи:

Расчётная площадь поверхности теплообмена:

Запас поверхности теплообмена: