Расчет комплектующего оборудования

1 2 3 4 5 6

2.5.1 Расчет конденсатора (дефлегматора)

Исходные данные:

количество дистиллята равно кг/г= кг/с;

количество подаваемого пара кг/с;

температура конденсации дистиллята °С;

примем начальную температуру охлаждающей воды °;

примем температуру охлаждающей вода на выходе с теплообменника

°С;

тепловая нагрузка Вт;

расход охлаждающей воды м³/с кг/с.

Дистиллят при средней температуре конденсации имеет следующие физико-химические свойства [5]:

Па∙с;

кг/м³;

Вт/ м∙К;

Дж/ м∙К.

Охлаждающая вода при средней температуре °Симеет следующие физико-химические свойства [5]:

Па∙с;

кг/м³;

Вт/м∙К;

Дж/м∙К;

Средняя разность температур равна:

°C.

В соответствии с [4, стр. 47, таблица 2.1] принимаем .

Находим ориентировочное значение поверхности:

м².

Принимаем , определим соотношение из труб диаметром мм:

;

где - общее число труб; - число ходов по трубному пространству, - внутренний диаметр труб в м.

Уточненный расчет.

В соответствии с [4, стр. 57, таблица 2.9]соотношение принимаем наиболее близкое к расчетному значению у конденсатора диаметром кожуха мм; диаметром труб мм; числом ходов ; общие число труб , поверхность теплообмена м², длина труб м.

Тогда действительное значение число Рейнольдса равно:

Критерий Нуссельта находится по уравнению, пренебрегая поправкой :

; (16)

где - критерий Прандтля для воды при .

Коэффициент теплоотдачи к воде определим по уравнению:

;

где определяющий геометрический размер.

Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды и пара равна:

где - коэффициент теплопроводности теплоносителя; - толщина стенки; и - термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки

[ 4, стр. 48, таблица 2.2].

Коэффициент теплоотдачи от пара для горизонтально расположенных труб:

Коэффициент теплопередачи равен:

Тогда требуемая поверхность теплопередачи будет равна:

м².

Как видно выбранный нами конденсатор с длинной труб 4 м и поверхностью 226 подходит с запасом:

Определим скорость воды в трубах:

м/с;

Коэффициент трения равен:

По таблице [4, стр. 55, таблица 2.6]выбираем условный диаметр прохода штуцеров для кожухотрубчатого теплообменника с диаметром 1000 мм числом ходов 2 равным мм.

Рассчитаем скорость воды в штуцерах:

м/с.

Рассчитаем гидравлическое сопротивление:

2.5.2 Расчет кожухотрубчатого подогревателя

Исходные данные:

количество исходной смеси ;

расход терминола 63,45 ;

примем начальную температуру ;

примем температуру смеси на выходе с подогревателя .

тепловая нагрузка ;

Исходная смесь при температуре имеет следующие физико-химические свойства [5,6]:

;

Для подогрева используется терминол 66

Физико-химические свойства конденсата при температуре 220 °С [5].

;

Средняя разность температур равна:

В соответствии с [4, с. 47, таблица 2.1] принимаем .

Находим ориентировочное значение поверхности:

Принимаем

Определим соотношение из труб диаметром :

;

где - общее число труб; - число ходов по трубному пространству, - внутренний диаметр труб в м.

Уточненный расчет.

В соответствии с [4, с. 57, таблица 2.9]соотношение принимаем наиболее близкое к расчетному значению у конденсатора диаметром кожуха ; диаметром труб ; числом ходов ; общие число труб .

Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длинной труб ;

Тогда действительное значение число Рейнольдса равно:

Критерий Прандтля:

Коэффициент теплоотдачи к смеси определим по уравнению пренебрегая поправкой :

(17)

;

Где коэффициент теплопроводности теплоносителя;

Коэффициент теплоотдачи от пара определяем по уравнению:

(18)

где коэффициент теплопроводности теплоносителя;

Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнений со стороны воды и пара:

Термическим сопротивлением со стороны пара можно пренебречь.

(19)

где коэффициент теплопроводности теплоносителя; термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки.

Коэффициент теплопередачи:

(20)

Тогда требуемая поверхность теплопередачи будет равна:

Как видно выбранный нами подогреватель с длинной труб 3 м и поверхностью 109 подходит с запасом:

Определим скорость жидкости в трубах:

;

Коэффициент трения определяем по формуле:

(21)

тогда:

По таблице [4, с. 55, таблица 2.6]выбираем условный диаметр прохода штуцеров для кожухотрубчатого теплообменника с диаметром 800 мм числом ходов 1 равным

Рассчитаем скорость воды в штуцерах:

Рассчитаем гидравлическое сопротивление по формуле:

(22)

2.5.3 Расчет кожухотрубчатого испарителя

Исходные данные:

количество кубового остатка ;

расход терминола ,01 ;

температура кипения смеси ;

температура конденсации .

тепловая нагрузка ;

плотность паров при атмосферном давлении ;

плотность паров над кипящей жидкостью .

Физико-химические характеристики кубового остатка при температуре кипения :

;

В качестве теплоносителя используется терминол 66 при температуре 220 . [7]:

;

Физико-химические характеристики конденсата при температуре конденсации:

Средняя разность температур равна:

В соответствии с [4, стр. 47, таблица 2.1] принимаем .

Находим ориентировочное значение поверхности:

м².

В соответствии с [4, стр. 57, таблица 2.9]рассмотрим кожухотрубчатый испаритель диаметром кожуха 1000 мм, поверхностью теплообмена , диаметром труб , длиной труб 6,0 м.

Принимаем вертикальную ориентацию теплообменника с подачей испаряемой жидкости в трубное пространство. Коэффициент теплоотдачи к кипящей жидкости в вертикальных трубах:

Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнений:

Для определения вида расчётного уравнения коэффициента теплоотдачи от терминола в межтрубном пространстве оценим гидродинамический режим движения в нём жидкости. Средняя величина узкого сечения Скорость среды в нем: