рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Расчет поверхности теплопередачи холодильника дистиллята

Расчет поверхности теплопередачи холодильника дистиллята - раздел Высокие технологии, Технологическая схема процесса ректификации Используем Для Охлаждения Дистиллята Кожухотрубчатый Теплообменник С Неподвиж...

Используем для охлаждения дистиллята кожухотрубчатый теплообменник с неподвижными трубными решетками. Охлаждение осуществляется водой. Вода подается в трубное пространство, а дистиллят в межтрубное пространство. Схема движения теплоносителей в теплообменнике принимается противоточная, так как только эта схема обеспечит заданные температуры теплоносителей. Для повышения эффективности теплоотдачи в межтрубном пространстве теплообменник оснащен поперечными перегородками, при этом в межтрубном пространстве организовывается многократно-перекрестное обтекание труб теплоносителем (рис. 3.1).

Рис. 3.1 – Схема движения потоков в кожухотрубчатом теплообменнике с поперечными перегородками.

Вначале выполняем предварительный расчет теплообменника.

Тепловая нагрузка определена ранее по формуле и равна 158000 Вт.

Расход воды на охлаждение дистиллята (формула ) составил 1,89 кг/с.

Начальная температура воды °С, конечная °С, средняя температура воды °С.

Расход дистиллята 1,42 кг/с (из материального баланса, формула ).

Начальная температура дистиллята °С, конечная °С, средняя температура дистиллята °С.

Принимается также кожухотрубчатый тип теплообменников, причем охлаждающую воду будем подавать в трубное пространство, а охлаждаемый дистиллят в межтрубное.

Температурная схема процесса.

       
   


       
   


Среднюю разность температур определяем как среднее логарифмическое значение разностей температур на концах теплообменника, поскольку:

°С

Принимаем ориентировочно коэффициент теплопередачи , Вт/(м2∙К) Таблица 3.1 Вт/(м2∙К)

Требуемое ориентировочное значение площади поверхности теплопередачи теплообменника , м2:

м2

Для повышения эффективности теплообмена целесообразно иметь турбулентное течение воды в трубном пространстве,().

Для обеспечения турбулентного течения воды при скорость воды в трубах должна быть больше следующего значения (см. формулу ):

м/с

где свойства воды при определяем при °С, Па∙с; мПа∙с = 0,8∙10 -3Па∙с кг/м3 при °С; =0,025-20,002=0,021 – внутренний диаметр труб, м; по ГОСТ 15122-79 трубы 25×2мм.

Рассчитаем число труб , обеспечивающих движение данного расхода воды при формуле :

Условию 14 и м2 не удовлетворяет ни один из стандартных одноходовых теплообменников (см. Таблица П 19). Если выбрать одноходовый теплообменник соответствующей площади (например площадью 40 м2, с диаметром кожуха 600 мм, число труб 257 штук), то, очевидно, скорости теплоносителей в трубном и межтрубном пространстве окажутся чрезвычайно малы, что приведет к снижению коэффициента теплопередачи (до значений порядка 100-150 Вт/(м2К)) и резкому увеличению расчетной площади теплообмена.

Другим крайним решением является создание «элементного» теплообменника состоящего из нескольких теплообменников с 14. Например можно выбрать теплообменники с диаметром кожуха 159 мм, и числом труб 13 штук (см. Таблица П 19). Эти теплообменники необходимо подключить так, чтобы теплоносители последовательно проходили через них в противоточном режиме (рис. 3.2). Однако площадь теплообмена у стандартных теплообменников этого типа не больше 3м2 (см. Таблица П 19), поэтому для охлаждения дистиллята нам понадобится около 12-ти теплообменников. Таким образом, недостатком данного решения будет сложность установки в целом и большая удельная металлоемкость теплообменников-элементов малого типоразмера.

Рис. 3.2 Схема включения нескольких одноходовых кожухотрубчатых теплообменников.

 

Опыт проектирования теплообменников показывает целесообразность применения «элементных» теплообменных установок с числом элементов не более 3-4 шт [4, стр.213]. В этом случае они обладают компромиссными свойствами – достаточно высокой интенсивностью теплопередачи и не слишком высокой удельной металлоемкостью. Дополнительным эксплуатационным удобством является возможность резервирования «элемента» на случай промывки или ремонта.

В нашем случае целесообразно выбрать теплообменники с диаметром кожуха 325 мм (число трубок 62 шт., наружный диаметр трубок мм; толщина стенок трубки 2мм, проходная площадь сечения трубного пространства м2; площадь живого сечения потока в межтрубном пространстве – площадь живого сечения в области выреза перегородки –1,310-2 м2, по Таблица П 19). Площадь этих теплообменников от 7,5 до 19,5 м2, при длине трубок от 1,5 до 6 м. Таким образом, ожидается получить 3-4 теплообменника в «элементной» установке.

Поперечные перегородки размещены в теплообменнике так, чтобы живое сечение продольного потока в сегментном вырезе перегородки было равно живому сечению потока между перегородками. Поэтому в формулу для определения скорости теплоносителя в межтрубном пространстве войдет .

Далее выполняем уточненный расчет площади поверхности теплообменника выбранного типоразмера.

Определяем скорость воды в трубном пространстве , м/с:

м/с

Число Рейнольдса для воды:

где – коэффициент динамической вязкости воды при , Па∙с.

Находим критерий Прандтля, , для воды при :

где свойства воды определяются при .

Определим коэффициент теплоотдачи в трубном пространстве.

При применяется критериальное уравнение:

.

Для при вертикальном расположении труб и несовпадении свободной и вынужденной конвекции (например, движение жидкости сверху вниз при нагревании, как в данном случае):

где при нагревании жидкости (в нашем случае вода нагревается), – при охлаждении.

Проведем расчеты по критериальному уравнению . При этом нам необходимо задаться значением . В первом приближении можно принять , с последующим уточнением при необходимости.

Определим коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве.

Скорость движения теплоносителя в межтрубном пространстве , м/с:

где – плотность дистиллята при , кг/м3 .

м/с

Число Рейнольдса для потока дистиллята, обтекающего пучок труб в поперечном направлении:

где – коэффициент динамической вязкости дистиллята при , Па∙с, – наружный диаметр труб.

Число Прандтля для дистиллята при :

Свойства дистиллята определяются при . Поскольку дистиллят состоит преимущественно из низкокипящего компонента, то его свойства можно определить как для вещества – низкокипящего компонента, в данном случае – для бензола (Таблица П 8;Таблица П 12;Таблица П 14).

 

Определяем коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве.

Для случая обтекания пучка труб потока теплоносителя при применяется уравнение:

где – коэффициент, учитывающий угол между направлением движения потока и трубами (для угла 90о =1, в межтрубном пространстве теплообменника с перегородками теплоноситель не всегда движется перпендикулярно трубам, поэтому обычно в этом случае принимают =0,6).

Определяем сумму термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений на ней, , м2∙К/Вт:

где , – термические сопротивления загрязнений внутренней и наружной поверхностей стенок труб, м2∙К/Вт. Их ориентировочные значения выбирают по Таблица П 20;

– теплопроводность металла трубы, Вт/(м∙К) [1].

м2∙К/Вт

Рассчитываем коэффициент теплопередачи , Вт/(м2∙К):

Вт/(м2∙К)

Проверяем принятое ранее значение .

Рассчитываем плотность теплового потока , Вт/м2:

Вт/м2

Определяем разность между температурой поверхности стенки трубы и средней температурой воды :

°С

Тогда средняя температура внутренней поверхности стенки трубы , °С:

°С

Определяем – коэффициент динамической вязкости воды, Па∙с при 35,7°С (Таблица П 9):Па∙с.

Таким образом расчетное значение отношения составит:

 

Определяем относительное расхождение между принятым ранее отношением =1,02 и рассчитанным .

– допустимое относительное расхождение (может быть принято равным 0,05).

Таким образом имеющееся относительное расхождение составляет 1% и может быть допущено, перерасчет коэффициента теплоотдачи со стороны воды производить не требуется.

Вычисляем требуемую расчетную площадь поверхности теплообмена , м2:

м2

Данную поверхность можно получить (с запасом), если использовать «элементную» теплообменную установку, состоящую из 3-х теплообменников принятого типоразмера (диаметром кожуха 325 мм) площадью 14,5 м2.

Суммарная площадь теплообменной установки:

Запас площади поверхности составляет %.

 

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Технологическая схема процесса ректификации

Ректификация массообменный процесс который осуществляется путем.. На рис представлена схема ректификационной установки пример расчета которой представлен ниже..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Расчет поверхности теплопередачи холодильника дистиллята

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число
  Производительность колоны по дистилляту и кубовому остатку определи

Определение скорости пара и диаметра колонны
  Диаметр колонны определяется по уравнению: где

Определение теоретических и действительных ступеней контакта верхней и нижней частей колонны
  Приняв рабочее флегмовое число R=1,75, с помощью y - x диаграммы, графически определим число теоретических ступеней контакта (рис. 2.4), которое должна обеспечить прое

Высота светлого слоя жидкости на тарелках
  Для колпачковых тарелок высоту светлого слоя жидкости h0 можно определить по уравнению:

Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
  Гидравлическое сопротивление тарелок колонны : г

Тепловой расчет ректификационной колонны
  Количество тепла, отнимаемое водой в дефлегматоре , Вт

Толщина тепловой изоляции ректификационной колонны.
  Тепловая изоляция покрывает куб колонны (в нашем случае это отдельный кожухотрубчатый теплообменник), собственно колонну, и дефлегматор. Она служит для уменьшения тепловых потерь в

Определение поверхности теплопередачи
  Поверхность теплопередачи кубового испарителя, дефлегматора, подогревателя исходной смеси, холодильников дистиллята и кубового остатка определяются из основного уравнения теплоперед

Расчет поверхности теплопередачи дефлегматора
  Используем аппараты теплообменные кожухотрубчатые с неподвижными трубными решетками (ТН) и кожухотрубчатые с температурным компенсатором на кожухе (ТК). В дефлегматор воду следует п

Расчет центробежного насоса
  Основными типами насосов, используемых в химической технологии, являются центробежные, осевые и поршневые. В проектируемых ректификационных установках обычно используют центробежные

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги