1.5 Расчет коэффициента теплопередачи

Примем тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны греющего пара 1/r_загр.2=5800 Вт/(м²·К), со стороны бутанола 1/r_загр.1=5800 Вт/(м²·К) (таблица ХХХI [1]). Коэффициент теплопроводности стали λ_ст=46,5 Вт/(м²·К) (таблица ХХVII [1]); δ=0,002 м – толщина стенки.

Находим сумму термических проводимостей стенки и загрязнений

Вт/(м²·К).

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м²·К).

Поверхностная площадь теплового потока

Вт/м²,

где Δt_ср=61,5 ºС – средняя разность температур.

1.6 Определение температуры стенки

Проверяем принятое значение (Pr₁/Pr_ст1)^0,25. Определим

ºС,

ºС.

Определим критерий Прандтля при t_ст1=87,8 ºС

,

где λ₁=0,149– коэффициент теплопроводности бутанола при t_ст1=87,8 ºС (рисунок Х [1]);

с₁=3,14·10³ Дж/(кг·К) – средняя удельная теплоемкость бутанола при t_ст1=87,8 ºС (рисунок XI [1]);

μ₁=0,677·10^-3 Па·с – динамический коэффициент вязкости бутанола при t_ст1=87,8 ºС (таблица VI [1]).

Следовательно,

Было принято (Pr₁/Pr_ст1)^0,25 =1,1. Разница

Определяем температуру второй стенки

ºС,

ºС.

Коэффициент теплоотдачи α₂=7819,9 >> α₁=1623,5 Вт/(м²·К), поэтому расчетным диаметром при определении поверхности труб следует принять d₁=0,021 м.

Расчетная площадь поверхности теплообмена

м².

Принимаем к установке шестиходовой теплообменник с F=31 м².

1.7 Характеристики теплообменника

Внутренний диаметр кожуха D_н=600 мм;

Общее число труб n=196;

Поверхность теплообмена F=31 м²;

Длина труб L=2 м;

Диаметр трубы d=25х2 мм.

Запас площади поверхности теплообмена

1.8 Расчет гидравлического сопротивления теплообменника

Гидравлическое сопротивление трубного пространства теплообменника вычисляется по формуле

,

где z – число ходов по трубам;

λ – коэффициент трения, λ=f(Re; d_тр/e) (рисунок 1.5 [1]).

Так как и , то коэффициент трения λ=0,0372

Скорость бутанола в трубах

м/с.

Диаметр присоединяемых штуцеров d=0,1 м

Скорость бутанола в штуцерах

м/с.

Гидравлическое сопротивление трубного пространства теплообменника

Па

Заключение

В результате проведенного расчета подобран теплообменник с внутренним диаметром кожуха D_н=600 мм , общим числом труб n=196, поверхностью теплообмена F=31 м², длиной труб L=2 м, диаметром трубы d=25х2 мм.

Библиографический список

1. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов [Текст] / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – Изд. 10-е. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

2. Ченцова, Л.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие [Текст] / Л.И. Ченцова, М.Н. Шайхутдинова, В.М. Ушанова. – Красноярск: СибГТУ, 2006. – 262 с.

3. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию [Текст] / Ю.И. Дытнерский. – М. Химия, 1983. – 272 с.

4. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов [Текст] / А.Г. Касаткин. – 11-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 753 с.