Необходимая длина трубок по ходу движения греющей воды

L=F/(πd_cрn) = 24,85/(π*0,5(0,016+0,0132)*37) = 14,64м

Здесь:

d_ср- средний диаметр трубок;

n=37 – количество трубок.

При длине трубок одной секции ℓ=4086мм (таблица №6, теплообменник МВН-2050-30) необходимо использовать

Z = L/ℓ = 14,64/4,086 = 3,6 - количество секций.

Принимаем z=4-количество секций теплообменника МВН-2050-30.

Тогда длина трубок по ходу движения воды равна

L_т=4*4086=16344мм,

а длина хода воды в межтрубном пространстве (по конструктивным соображениям расстояние между осями патрубков подвода и отвода воды выбираем равным 3500мм) равна

L_м.т.=4*3500=14000мм

11. Эскизный чертёж рассчитанного теплообменника привести на чертеже.Использовать данные таблицы №5 и таблицы №6, а также рис.3 (Приложение).

Тепловой расчёт кожухотрубчатого теплообменника

Задание.Произвести тепловой расчет вертикального кожухотрубчатого теплообменника для конденсации насыщенного пара бензола с расходом G_б=1000кг/час при атмосферном давлении.

Жидкий бензол отводится при температуре конденсации насыщенных паров. Охлаждающий агент - вода с начальной температурой – t_в¹=22⁰С и конечной –t_в¹¹=32⁰C. Термическое сопротивление поверхности теплообмена со стороны бензола – 0,0001м²час*К/ккал, а со стороны воды - 0,0007м²*час*К/ккал. Бензол в кожухотрубчатом теплообменнике конденсируется в межтрубном пространстве. Стальные трубки теплообменника имеют наружный диаметр d_н=25мм и внутренний –d_вн=21мм. Температура кипения бензола при атмосферном давлении t_к=80,1⁰С, а скрытая теплота парообразования бензола – r=94,5ккал/кг.

Решение.

1. Определяем основные параметры кожухотрубчатого теплообменника.

Больший температурный напор ∆t_б = t_к - t_в¹ = 80,1-22 = 58,1⁰С

Меньший температурный напор ∆t_м = t_к - t_в¹¹ = 80,1-32 = 48,1⁰С

Среднелогарифмический напор

∆t=(∆t_б - ∆t_м)/ℓn(∆t_б/∆t_м) = (58,1-48,1)/ℓп(58,1/48,1)=52,9⁰С

Средняя температура охлаждающей воды

t_в = t_к - ∆t=80,1 - 52,9 = 27,2⁰С

Тепловая нагрузка (теплопроизводительность)

Q=G_бr =1000*94,5=94500ккал/час=94500*427*9,81/3600 = 109958Вт ≈ 110кВт

Здесь:

r = 94,5ккал/кг - скрытая теплота парообразования бензола при атмосферном давлении;

G_б = 1000кг/час – массовый расход бензола (задано).

Массовый расход охлаждающей воды

G_в =Q/c_р(t_в¹¹-t_в¹) =94500/(1*(32-22)) = 9450кг/час.

Здесь с_р= 1ккал/кг*К – теплоёмкость воды при средней температуре t_в=27,2⁰С.

Тепловой расчет кожухотрубчатого теплообменника.

2.1. Выбор типа теплообменника.

Из всех приведенных в таблице №7 (Приложение) четырехходовых теплообменников (рис.4, Приложение) наименьшее количество трубок имеет один теплообменник, у которого общее число трубок равно n=100 и, следовательно, число трубок в одном ходе равно 25.

Выбираем для расчета именно такой теплообменник, т.к. у него наибольшая скорость воды в трубках, наибольшее число Рейнольдса и, следовательно, наибольший коэффициент теплоотдачи к воде.

Диаметр корпуса этого теплообменника равен D=400мм.