2.7. Определение поверхности теплообмена

Необходимая поверхность теплообменника

м².

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м²·К).

Общая длина труб может быть найдена из соотношения:

,

Она равна

м.

2.8 Характеристики теплообменника

Принимаем, согласно приведенным расчетам, стандартный двухходовой теплообменник следующих размеров:

Наружный диаметр кожуха D_н=325 мм;

Общее число труб n=56 шт;

Поверхность теплообмена F=13 м²;

Длина труб L=3 м;

Диаметр трубы d=25х2 мм.

Запас площади поверхности теплообмена

.

Схема соединения теплообменников – последовательная.

3 Расчет барометрического конденсатора смешения

3.1 Расчет расхода охлаждающей воды

Уравнение расхода выпаренной воды. Для уточнения расхода выпаренной воды составляем уравнение теплового баланса.

,

где 1,05 – коэффициент, учитывающий 5% потерь тепла в окружающую среду;

D – расход пара в корпусе;

r_г.п.= 2186,5 кДж/кг – теплота конденсации греющего пара (таблица LVII [1]);

r_вт – удельная теплота парообразования для вторичного пара (таблица LVII [1]), r₀=2278 кДж/кг.

Раствор поступает в корпус, нагретый в теплообменнике до температуры кипения в корпусе. Поэтому уравнение теплового баланса примет вид

.

Расход пара в корпусе

кг/с.

Расхождение по испаряемой влаге, предварительно принятой и рассчитанной, не превышает 5%, поэтому не пересчитываем концентрации и температуры кипения растворов. В дальнейших расчетах используем новые, полученные из решения балансового уравнения значения по испаряемой влаге. Тепловая нагрузка в корпусе

кВт.

В барометрическом конденсаторе смешения конденсируется 1,7 кг/с вторичного пара, его параметры:

t_нас=93 ºС; i_п=2663 Дж/кг;

r=2278Дж/кг; V_п=2,128 м³/кг.

Принимаем температуру охлаждающей воды равной 15 ºС, а температуру уходящей воды – на 3 градуса ниже температуры пара.

ºС.

Теплосодержание воды

Дж/кг;

Дж/кг.

Удельный расход охлаждающей воды

кг/кг_пара.

Расход охлаждающей воды

.

3.2 Расчет диаметра конденсатора

Обычно расчетную производительность конденсатора принимают в полтора раза больше действительной. Тогда площадь свободного сечения конденсатора:

,

где D – количество конденсирующегося пара, кг/с;

V_п – удельный объем пара, м³/кг;

w_п – скорость пара в конденсаторе, м/с;

d_вн – внутренний диаметр конденсатора, м.

Для интервала давлений ат расчетную скорость пара принимают равной 40 м/с. м/с.

Тогда

м.

Ближайший конденсатор имеет внутренний диаметр, равный 500 мм (приложение А10 [5]).

3.3 Расчет барометрической трубы

Диаметр барометрической трубы

,

где D – производительность конденсатора по пару, кг/с;

W – расход воды, кг/с;

w – скорость протекания воды в барометрической трубе, м/с.

Принимаем w=1,7 м/с, тогда:

м.

Принимаем трубу диаметром 56х3,5 мм.

Высота барометрической трубы

,

где В – вакуум в конденсаторе, н/м²;

λ – коэффициент трения;

2,5 и 0,5 – коэффициенты, учитывающие потери на местные сопротивления и возможные колебания вакуума в конденсаторе;

Н’ – ориентировочная общая высота трубы, м.

Принимаем Н’≈8,5 м и В=6,87∙10⁴ н/м² (соответствует разрежению 0,8 ат).

Критерий Рейнольдса

,

где ρ – плотность воды, при t_конд=90 ºС, кг/м³;

μ – вязкость воды, при t_конд=90 ºС, Па∙с.

При Re=286437 коэффициент трения для шероховатых труб λ=0,0295 (ст. 22 [1]).

Общая высота барометрической трубы

м,

что практически совпадает с заданным значением Н’.