Тепловая нагрузка теплообменника:
а) испарение бензола: ;
б) нагрев бензола: .
Средняя движущая сила процесса теплопередачи представляет собой среднюю разность между температурами теплоносителей в аппарате. Чем больше её величина, тем интенсивнее теплообмен – передача тепла от горячего теплоносителя к холодному.
а) .
б)
, ,
, ,
или ,
первая формула применима для любого теплообменника, где температура одного из теплоносителей остаётся постоянной, вторая – для одноходового теплообменника.
в) в случае, когда оба теплоносителя меняют свои температуры возможны два случая в зависимости от направления движения теплоносителей:
прямоток | противоток |
, , ; | , , . |
Как видно из расчётов, противоток даёт бóльшую движущую силу, а следовательно, обеспечивает более высокую интенсивность теплообмена.
г) Поскольку неизвестна промежуточная температура теплоносителя после первого хода (в данном случае промежуточная температура бензола) мы не можем воспользоваться рассмотренными выше формулами.
, ,
.
Данная формула обеспечивает удовлетворительную точность расчёта и для четырёх- и шестиходовых теплообменников.
д) Структура потоков в аппарате с мешалкой близка к модели идеального смешения, т.е. температура во всех точках аппарата (кроме непосредственно входа) одинакова.
, ,
.
е)
.
Для расчёта поверхности теплопередачи воспользуемся ориентировочными значениями коэффициентов теплопередачи [1, табл. 4.8, с. 172]. Берём средние значения коэффициентов для приведённых в таблице интервалов. Движение теплоносителей везде вынужденное за исключением случая, когда оба теплоносителя меняют свое фазовое состояние.
а) От конденсирующегося пара к кипящей жидкости .
б, е) От конденсирующегося пара к органическим жидкостям .
в, г, д) От жидкости к жидкости (углеводороды, масла) .
Поверхность рассчитывается по основному уравнению теплопередачи: .
а) . б) .
в) Прямоток , противоток .
г) . д) .
е) .