- •Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
- •Часть 2. Расчёт и подбор теплообменного аппарата
- •Содержание
- •Бланк задания Введение
- •Исходные данные
- •Ориентировочный расчёт Средние температуры теплоносителей и средняя движущая сила процесса теплопередачи.
- •Тепловая нагрузка теплообменного аппарата и расход теплагента.
- •Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи.
- •Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи. Кожухотрубчатый теплообменник.
- •Двухтрубчатый теплообменник.
- •Пластинчатый теплообменник.
- •Вязкость
- •Теплоёмкость
- •Теплопроводность
- •Коэффициент расширения
- •Поверочный расчёт кожухотрубчатого теплообменника Выбор кожухотрубчатого теплообменника
- •Теплоотдача в трубном пространстве
- •Теплопередача
- •Итерация II Теплоотдача в межтрубном пространстве
- •Теплоотдача в трубном пространстве
- •Теплопередача
- •Итерация III Теплоотдача в межтрубном пространстве
- •Теплоотдача в трубном пространстве
- •Теплопередача
- •Расчёт толщины тепловой изоляции кожухотрубчатого теплообменника
- •Поверочный расчёт пластинчатого теплообменника Выбор пластинчатого теплообменника
- •Итерация I Теплоотдача в пространстве теплагента
- •Теплоотдача в пространстве хладагента
- •Теплопередача
- •Итерация II Теплоотдача в пространстве теплагента
- •Теплоотдача в пространстве хладагента
- •Расчёт толщины тепловой изоляции пластинчатого теплообменника
- •Список литературы
- •Приложение
Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи.
Ориентировочные значения коэффициента теплоотдачи для кожухотрубчатых теплообменников при передаче тепла от конденсирующегося пара к органической жидкости при её вынужденном движении лежат в интервале 120÷340 Вт/(м2·К) [2, с. 172, табл. 4.8; 9, с. 47, табл. 2.1].
Возьмём в качестве ориентировочного значения коэффициента теплоотдачи для кожухотрубчатых теплообменников середину вышеуказанного интервала .
В двухтрубчатом теплообменнике интервал ориентировочных коэффициентов теплопередачи тот же, что и для кожухотрубчатых, однако режим движения более турбулентный, и значение следует взять по верхней границе интервала .
Примем коэффициент теплоотдачи в пластинчатом теплообменнике в три раза выше, чем в кожухотрубчатом .
Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи. Кожухотрубчатый теплообменник.
Из основного уравнения теплопередачи определим поверхность теплопередачи, используя ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи
Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи для кожухотрубчатого теплообменника: .
С учётом минимального запаса по поверхности в 10% минимальная поверхность выбираемого кожухотрубчатого теплообменного аппарата в первом приближении составит .
С учётом минимального запаса по поверхности в 30% минимальная поверхность выбираемого кожухотрубчатого теплообменного аппарата в первом приближении составит .
Двухтрубчатый теплообменник.
Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи для двухтрубчатого теплообменника: .
С учётом минимального запаса по поверхности в 10% минимальная поверхность выбираемого двухтрубчатого теплообменного аппарата в первом приближении составит .
С учётом минимального запаса по поверхности в 30% минимальная поверхность выбираемого двухтрубчатого теплообменного аппарата в первом приближении составит .
Пластинчатый теплообменник.
Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи для пластинчатого теплообменника: .
С учётом минимального запаса по поверхности в 10% минимальная поверхность выбираемого пластинчатого теплообменного аппарата в первом приближении составит .
С учётом минимального запаса по поверхности в 30% минимальная поверхность выбираемого пластинчатого теплообменного аппарата в первом приближении составит .
Физические свойства теплоносителей
Теплагент
Плотность
Плотность насыщенного водяного пара при температуре и давлении : [2, табл. LVI].
Плотность конденсата при температуре : [3, с. 5].
Вязкость
Вязкость конденсата при температуре : [3, с. 5].
Удельная теплота фазового перехода
Удельная теплота фазового перехода (конденсации) насыщенного водяного пара при температуре и давлении : [2, табл. LVI; 3, с. 6].
Теплопроводность
Теплопроводность конденсата при температуре :
[3, с. 5].
Хладагент
Молярная масса смеси
Молярная масса низкокипящего компонента (изопропилбензола):
.
Молярная масса высококипящего компонента (фенола):
.
Молярная масса смеси (хладагента):
.
Плотность
Плотность изопропилбензола (кумола) при средней температуре хладагента находим линейной экстраполяцией по данным [5, с. 355]:
.
Плотность фенола при средней температуре хладагента находим линейной интерполяцией по данным [2, табл. IV]: .
Плотность смеси находим по аддитивности удельных объёмов:
.
Примечание: Формула применима только для расчёта плотности смесей органических жидкостей, плотность водных растворов следует находить линейной интерполяцией по табличной зависимости плотности от состава.