Розрахунок спиртовипарювача

Необхідну площу поверхні теплообміну визначають із рівняння теплопередачі [7, (4.72), с. 168]:

= К·F∙ Δt_ср, (3.8)

 

Де Q - тепловий потік через поверхню теплообміну, Вт;

К - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²·К);

Δt_ср - середня різниця температур гарячого й холодного теплоносія,⁰С;- поверхня теплообміну, м².

Метанольно-водна суміш нагрівається від 25 до 75°С, а теплоносій охолоджується з 85 до 80°С:

°С   80°С

°С     25°С

Δt_б = 80 - 25 = 55°С,

Δt_м = 85 - 75 = 10°С.

 

Коефіцієнт теплопередачі визначається за формулою [7]:

 

 (3.9)

 

де - коефіцієнти тепловіддачі для гарячого й холодного теплоносія, Вт/(м²·ДО);

 - сума термічних опорів всіх шарів, з яких складається стінка, (м²·К)/Вт.

Коефіцієнт теплопередачі від конденсату до стінки труби визначається по формулі [6]:

 

 (3.10)

 

Таблиця 3.10

Деякі фізичні властивості метанолу, парового конденсату й метанольно-водної суміші [7]

Речовина	t, °З	ρ, кг/м3	μ·106, Па·с	ν·106, м2/с	с, кДж/(кг·К)	λ·102, Вт/(м·К)	β·104, К-1
Конденсат паровий	55	985,5	509,5	0,517	4,18	65,35	4,8
	82,5		365,5
	85	970,25	344,5	0,345	4,19	67,75	6,64
Метанол	55	760,5	373,5	0,491	2,68	20,59	1,29
Метанольно-водна суміш	77,5	-	320,33	-	3,42	34,44	-
	55	828	414,3	0,499	3,13	34,02	2,34

 

Швидкість руху конденсату у міжтрубному просторі:

 

.

 

При такій швидкості руху конденсату у міжтрубному просторі критерій Рейнольдса:

 

,

 

де .

Визначимо критерії Прандтля й Грасгофа [7]:

 

;

;

,

 

режим руху ламінарний; критерій Нуссельта розраховують по формулі [7]:

 

, (3.11)

 

Де Ре = Re*Pr

Таким чином, коефіцієнт тепловіддачі від конденсату трубі:

 

Приймаємо швидкість руху метанольно-водної суміші в трубному просторі 0,1 м/с, тоді критерій Рейнольдса:

 

.

.

 

Критерій Прандтля при температурі стінки:

 

;

,

 

режим руху перехідний; критерій Нуссельта визначаємо по графічній залежності [7]:

Таким чином, коефіцієнт тепловіддачі від труби метанольно-водної суміші:

Сума термічних опорів стінки труби з урахуванням шарів забруднень:

 

Σr_ст = r₁ + δ/λ + r₂, (3.12)

 

Де r₁, r₂ - опір шарів забруднень по обидва боки стінки труби [7], м²·ДО/Вт; δ - товщина стінки труби, м;

λ - теплопровідність нержавіючої сталі [7], Вт/(м·К).

Σr_ст = 0.0004 + 0,002/17,5 + 0,00017 = 0,00166 м²·К/Вт.

Таким чином, коефіцієнт теплопередачі буде:

Поверхню нагрівання визначаємо за рівнянням:

 

 

Запас поверхні теплообміну складе:

 

Технологічний розрахунок підконтактного холодильника