Расчет теплообменного аппарата

CВ=4,185·103 Дж/(кг·К) – теплоёмкость воды;

Тн=17+273=290 К; Тк=40+273=313 К.

кг/с;

3). Поскольку расчёт теплообменного аппарата – предварительный, то коэффициент теплопередачи можно принять, например, равным 500 (из допустимого интервала 300800, при теплопередаче от конденсирующегося пара орг. жидкостей к воде, при вынужденном движении), тогда ориентировочное значение поверхности теплообмена будет равно:

м2;

Принимая число Рейнольдса равным 15000 (что соответствует развитому турбулентному режиму течения), определим отношение числа труб к числу ходов n/z для конденсатора из труб 252 мм

.

4). Поверочный расчёт теплообменного аппарата

По справочной таблице (согласно ГОСТ 15119-79 и ГОСТ 15121-79) выбираем кожухотрубчатый испаритель, с поверхностью теплообмена и отношением n/z, близкими к рассчитанным предварительно.

Таким теплообменным аппаратом будет являться конденсатор с площадью теплообмена, равной 190 м2, и отношением n/z=404/4=101. Длина труб составляет 6 м, число ходов – 4, число труб – 404 шт, диаметр кожуха D=0,8 м.

Найдём действительное число Рейнольдса:

Рассчитаем точное значение коэффициента теплопередачи. Для этого необходимо знать коэффициенты теплоотдачи со стороны пара сероуглерода, и со стороны охлаждающей воды, а также значения термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений её поверхности. Рассчитаем указанные величины:

;

Коэффициент теплоотдачи со стороны воды:

, где

можно принять , поскольку нагревается вода в трубах;

Pr= - критерий Прандтля;

d=2,1·10-2 м;

Тогда:

.

Для расчета коэффициента теплоотдачи пара, конденсирующегося на пучке горизонтальных труб в конденсаторе, воспользуемся следующей расчетной формулой:

, где

, при n>100;

λ=0,1628 Вт/(м·К) – теплопроводность конденсата сероуглерода;

ρ=1290 кг/м - плотность конденсата СS2;

n=404 – число труб:

l=6 м – длина труб;

μ=0,28·10-3 Па·с – вязкость конденсата;

G=4,167 кг/с – массовый расход конденсирующегося пара;

Тогда:

Вт/(м2·К).

Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равна:

м2·К/Вт, где

Вт/(м2·К) - тепловая проводимость загрязнений стенки трубы для воды среднего качества.

Вт/(м2·К) - тепловая проводимость загрязнений стенки трубы для паров органических жидкостей.

Тогда коэффициент теплопередачи будет равен:

.

Расчетная поверхность теплообмена составит:

м2.

В выбранном теплообменнике запас поверхности составляет:

Такой запас достаточен.

Выводы:

Для данного процесса (конденсации) подошёл кожухотрубчатый конденсатор с диаметром кожуха D = 800 мм, диаметром труб d = 25x2 мм, Числом ходов z = 4, общим числом труб n = 404 шт., поверхностью теплообмена F = 190 при длине труб Н = 6,0 м. Запас поверхности теплообмена достаточен и составляет .