1. Технологический расчет

1.1. Расчет тепловой нагрузки

Тепловой нагрузкой теплообменного аппарата является та часть теплоты, которая непосредственно передается от горячего теплоносителя через стенку и воспринимается холодным теплоносителем (без учета тепловых потерь в окружающую среду). [1, с. 10]

Цель теплового расчета определить требуемую поверхность теплообмена и подобрать аппарат.

Согласно таблице 4.11 [2, с. 214] для испарителей с неподвижными трубными решетками в трубном пространстве - испаряемая среда, а в межтрубном - греющая среда (водяной пар).

Задачей теплообменника будет нагреть ацетон до его температуры кипения [2, с. 565]. Нагрев холодного теплоносителя (ацетона) производится с изменением его агрегатного состояния, то есть жидкость переходит в пар, в то же время горячий теплоноситель (насыщенный пар) отдавая тепло, конденсируется.

Примем температуру рабочей среды . Следует принять температуру нагревающего агента на выше, чем температура рабочей среды. Поэтому с помощью таблицы LVI [2, с. 548] примем следующие параметры водяного насыщенного пара:

Параметры конденсата греющего пара при :

[5, с. 15]

[2, с. 561]

[2, с. 556]

Переведем производительность ( ) в кг/с:

В таблице 1 представлен тепловой баланс для кожухотрубчатого испарителя.

Таблица 1: Тепловой баланс

Расход теплоты	Приход теплоты
- расход насыщенного водяного пара, кг/с; - удельная теплота парообразования, Дж/кг.	- расход ацетона = 2,31 кг/с; - удельная теплота парообразования ацетона [2, с. 541]; - удельная теплоемкость ацетона при Дж/(кг К) [2, с 562]; - температура ацетона на входе ; - температура ацетона на выходе [2, с. 565]; - тепловые потери.

Уравнение теплового баланса:

Если принять потери в 5%, то , тогда

Массовый расход водяного пара:

кг/с

Тепловая нагрузка аппарата:

Вт

Для определения движущей силы процесса необходимо построить схему теплообмена между двумя теплоносителями.

Рисунок 4: Температурная схема для противотока теплоносителей.

Средний температурный напор для противотока в области нагрева:

1.2. Ориентировочный расчет теплообменника.

Значения и согласно таблице 3.2 [2, c. 172] примем за 2500 и 300 соответственно.

Находим ориентировочную площадь поверхности испарителя:

В соответствии с ГОСТ 15119-79 [3, 2 с. 533] найдены параметры испарителя ацетона при ориентировочных значениях площади поверхности. Данные представлены в таблице 2.

Таблица 2: Параметры испарителя.

Диаметр кожуха (внутренний)D, мм	Диаметр труб, мм	Число ходов	Число труб	Поверхность теплообмена, при длине труб, м
				2	3	4
600	25 2	1	261	40	61	81
800			473	74	-

Примем параметры испарителя, где внутренний диаметр кожуха 600 мм, диаметр труб составляет 25 2, одноходовой, с 261 трубой высотой 2 м и поверхностью теплообмена 40 .