3.2Расчет кипятильника для образования паров метилового спирта.

G=2,7 кг/c

t_н=t_кип=64,7^оС

P_гп=2,5ат

Принимаем теплообменник типа ИН или ИК с диаметром трубопровода 25*2 мм. Метиловый спирт кипит в трубном пространстве, а греющий пар конденсируется в межтрубном пространстве. Примем индекс 1 для греющего пара, а индекс 2 для кипящего метилового спирта.

Параметры греющего пара

t_гп=126,2⁰С

R=2189кДж/кг к

P_гп=2,5ат

Количество теплоты необходимое для процесса кипения метилового спирта

Q₂=G₂*r₂ (15)

r₂=1110 кДж/кг-теплота парообразования метилового спирта при температуре t_кип=64,7⁰С

Q₂=2,7*1110*10³=3*10⁶Вт

Средняя разность температур теплоносителей

Δt=t₁-t₂=126,2-64,7=61,5⁰C

Ориентировочная поверхность теплообмена кипятильника

F_ор = (16)

K_min=300Вт/м² к- минимальный коэффициент теплопередачи

F_ор =

По поверхности выбираем кипятильник с длиной трубы H=3м

Коэффициент теплоотдачи для конденсирующего греющего водяного пара

(17)

Физические свойства конденсата при ρ_гп=2,5кгс/см²

λ₁=0,686Вт/м*К - теплопроводность

ρ₁=940кг/м³- плотность

r₁=2189кДж/кг-теплота конденсации

μ₁=221*10^-6Па*с -динамическая вязкость

Коэффициент теплопередачи для кипящего метилового спирта

b- поправочный коэффициент

b=0,075[1+10(ρ₂/ρ_п-1)^-2/3] (18)

Физические свойства пара и конденсата метилового спирта при t=64.7⁰C

ρ₂=751кг/м³-плотность метилового спирта

λ₂=0,2Вт/м*К-теплопроводность метилового спирта

μ₂=0,336*10^-3Па*с-динамическая вязкость

δ₂=18,9*10^-3н/м-поверхностное натяжение спирта

Плотность паров метилового спирта

Ρ_п = ** (19)

М=32,04кг/кмоль-молекулярная масса метилового спирта

Ρ_п = **=1,12кг/м³

Поправочный коэффициент

b=0,075[1+10(-1)^-2/3]=0,076

Коэффициент теплопередачи

К= (20)

∑r_ст-сумма термических сопротивлении стенки и загрязнении

∑r_ст=r_заг1++γ_заг2 (21)

γ_заг1=м²*К/Вт-термическое сопротивление загрязнений со стороны метилового спирта

γ_заг2=м²*К/Вт- термическое сопротивление загрязнений со стороны водяного пара

δ_ст=2мм-толщина стенки

λ_ст=46,5Вт/м*К-теплопроводностьстенки

∑r_ст=++=3,87*10^-4м²*К/Вт

К=

К=

Удельная теплота нагрузки

G=k*Δt= (22)

Отсюда: 0,39*10^-5*q^1.33+3,87*10^-4*q+0,48*q^0.33-61,5=0

При y=0 находим q=0.77*10⁵Вт

Тогда коэффициент теплопередачи

К= (23)

Расчетная площадь поверхности теплообмена

F= (24)

К установке принимаем аппарат

Диаметр кожуха-600мм

Длина труб-3м

Число труб-261

Диаметр труб-25*2мм

Поверхность теплообмена-61м²

Запас поверхности теплообмена

Так как Δt=61,5>(t_т-t)_max=40, то устанавливаем аппарат марки ИК с линзовым компенсатором

Расход сухого греющего пара на кипятильник с учетом 5% потерь теплоты

G ₌= =1,37кг/с