Поверхность теплообменного аппарата вычисляется по формуле
, (3.7)
где Кут - уточненный коэффициент теплопередачи, который вычисляется по формуле
, (3.8)
где α1 и α2 - коэффициенты теплоотдачи на внутренней и наружной поверхностях трубок;
Sст и λст- толщина стенки и теплопроводность материала.
В расчетах принимаем = 30 Вт/(м·К). Коэффициенты α1 и α2 зависят от режима движения теплоносителя и физических свойств самих продуктов. Произведем уточненный расчет поверхности теплообмена по уточненной теплоотдаче в трубном пространстве. Рассчитаем линейные скорости движения потоков по формулам
, (3.9)
где Gтр - расход метана в трубном пространстве, кг/с;
ρтр- плотность метана в трубном пространстве, кг/ м3;
fтр- площадь проходного сечения по трубам, м2.
Подставив данные, получим
м/с.
Режим потока устанавливается в зависимости безразмерного критерия Рейнольдса, который определяется по формуле
; (3.10)
.
Так как критерий РейнольдсаRe>10000 - движение турбулентное.
|
|
Так для теплоотдачи без изменения агрегатного состояния для установившегося турбулентного течения внутри прямой трубы предложена зависимость;
Nu= , (3.11)
где - критерий Нуссельта,
Pr - критерий Прандтля.
Критерий Прандтля определяется по формуле
(3.12)
Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности трубок определим по формуле
(3.13)
Подставив данные, получим
;
;
Произведем уточненный расчет поверхности теплообмена по уточненной теплоотдаче в межтрубном пространстве.
Рассчитаем линейные скорости движения потоков по формуле
, (3.14)
где Gмтр- расход метана, кг/с;
ρмтр- плотность метана, кг/ м3;
fмтр- площадь проходного сечения по межтрубному пространству, м2.
Подставив данные, получим
м/с.
Режим потока устанавливается в зависимости безразмерного критерия Рейнольдса, который определяется по формуле
; (3.15)
.
Так как Re> 103, то критерий Нуссельта находится по следующей формуле:
(3.16)
где с, n - коэффициенты, зависящие от способа размещения труб. Для труб, расположенных по вершинам равностороннего треугольника с=0,21, n=0,65;
εφ - коэффициент, зависящий от многоходовости, для стандартных теплообменных аппаратов εφ= 0,6.
Найдем значение критерия Прандтля по формуле
. (3.17)
Коэффициент теплопередачи от внутренней поверхности трубок определим по формуле
. (3.18)
Подставив данные, получим
;
;
.
Рассчитаем уточненный коэффициент теплопередачи
Найдем уточненную поверхность теплообменного аппарата
|
|
м2.
Таким образом, при данной уточненной площади теплообмена погрешность по поверхности теплообменного аппарата между уточненной и выбранной по каталогу составляет
Запас по площади теплообмена составил меньше 10%, поэтому принимаем решение использовать выбранный тип теплообменного аппарата, с условием, что их будет два и они будут использованы последовательно.