всякое / taranova то и расчет

wр	=	Re µ		2	=	10		4 3,24 10−4	= 0,183	м/с
		dв p2					0,022 806,43
где: ρ2 , µ2 - вязкость			(Па с)					и плотность (кг/м3) толуола в зоне

охлаждения: dв - внутренний диаметр трубы, м.

Количество труб в одном ходе, обеспечивающее турбулентный режим движения составит:

nx =	Vp			=	0,0081		=117	шт.
	0,785	dв2			0,785 0,0222 0,183
			wp

где:Vp = Gp ρ2 = 8,75 /1234 = 0,0081 м3/с.

Принимаем по табл. 2.10 при Fc=85 м2, (см. п. 4 примера) секцию имеющую Zх=2 и nx=61 и уточняем скорость жидкости в трубах:

	'		Vp		0,0081
	w p	=		=			= 0,349	м/с.
			0,785 dв2 n' x		0,785 0,0222 61

Тогда уточненное значение критерия составит:

Re =	w'	p d	в	p	2	=	0,349 0,022 806,43		=19110
		µ2					3,24 *10−4

По уравнению (2.3) находим значения критерия Nu:

Nu = 0,021 Re0,8 Pr0,43 −0,021 191100,8 4,910,43 =110,7

	где:	Pr =	C2 µ2	=	850 5 10−4	= 4,57
			λ2		0,093

Коэффициент теплоотдачи углеводорода к трубе составит:

	a1 =	Nu λ2	=	110,7 0,121377		= 610,7 Вт/(м2 K )
		dв			0,022

Общий коэффициент теплопередачи в зоне охлаждения при определенном выше суммарном термическом сопротивлении стенки согласно (2.95) равен:

K2

=

1

=

1

= 222

Вт/(м2 K )

1

+ ∑r3

+

1

1

+ 7,15

10

−4

+

1

a

a

np

K

op

610,7

31,8 14,6

1

где: ∑r3

= 7,15 10−4

м2 К/Вт (см. выше)

171

Тогда уточненная площадь поверхности теплообмена в зоне охлаждения будет равна:

	F ' 2	=		Q2	=	0,6 106	= 65,44 м2
			K2	∆t 'cp2		222 41,3

где: Q2 - тепловой поток в зоне охлаждения, Вт; K2- коэффициент теплопередачи, Вт/ м2 ·K; tср.2 - средний температурный напор в зоне охлаждения.

Суммарная площадь поверхности теплообмена при этом составит:

F=F1+F2=103,93+65,44=169,37 м2

Тогда необходимая площадь теплопередающей поверхности одной секции будет равна:

Fс =169,37/3=57 м2

Уточненный расчет показал, что можно использовать ранее принятый аппарат типа АВГ с площадью поверхности одной секции Fс =85 м2 с длиной труб L=8, числом рядов труб в секции nс = 6 , числом ходов

по трубам Zх=2 и числом труб в одной ходе nx=61 (табл. 2.10 ) .

6. Для выбора вентилятора сначала рассмотрим рис. IV.5 (б). На кривой 2 (с учетом значений nС=6) при расходе воздуха Vв=64,8/2 м3/с (учитывая, что необходимо 2 вентилятора при длине труб 8м) находим точку, вблизи которой проходит характеристика вентилятора с углом установки лопастей 200 . При этих данных мощность привода вентилятора с частотой вращения n=3,55 c-1 равна около N=5 кВт. В соответствии с рекомендациями табл. 2.9 принимаем невзрывозащищенный двигатель мощностью N=10 кВт.

На основании проведенного расчета окончательно выбираем тип аппарата воздушного охлаждения:

АВГ = 14,6 − Ж −1,6 − М1− НВЗ ГОСТ 20764

6 − 2 −8

что означает – аппарат воздушного охлаждения, горизонтальный с коэффициентом оребрения 14,6 с жалюзи, рассчитанный на условное давление 0,16 МПа, с монометаллическими трубами первого исполнения (М1), с невзрывозащищенным двигателем вентилятора (НВЗ), количество рядов труб в секции - 6 рядов труб, число ходов по трубам -2, длина труб - 8м.

7.Произведем расчет гидравлических сопротивлений при подаче толуола в трубы.

172

Гидравлическое сопротивление трубного пространства найдем по формуле (2.96), предварительно определив коэффициент трения и суммарный коэффициент местных сопротивлений.

Значения Σξi при этом найдем с учетом значения ξi на участках

АВО:

-на входе и на выходе из секции – 1,5;

-на входе и на выходе из труб – 1,0;

-при повороте на 1800 между ходами и секциями – 2,5. Коэффициент трения при турбулентном движении найдем по (2.17),

получив:

λтр=0,11·(10/Re+1,16∆/dв)0,25 =

= 0,11·(10/19100+1,16·0,5/0,022)0,25 =0,25

Тогда гидравлическое сопротивление при движении потока в трубах составит:

∆Р

= (

λтр l

+ ∑ξ

)

ρ ωтр2

= (

0,25

8

+ 7,5)

837,7 0,3492

= 5020,5

Па

d

в

2

0,022

2

тр

i

8. Находим аэродинамическое сопротивление и мощность, потребляемую вентилятором по формулам (2.97). Для расчета предварительно примем шаг ребер (Sp=0,0035 м) и определим критерий Рейнольдса для воздуха:

	Re =	ωмт dН ρВ	=	6,33 0,028 1,17	=11149
		µВ		1,86 *10−5

В итоге получим:

∆Р

= 9.7

ρв

ω

м.т.

n

с

(

S p

)

−0,72

Re

−0.24

=

g

d

тр

н

= 9.7 19..1781 6.33 6 (00,0035.028 )−0,72 11149−0.24 =133,13Па

N	в	=	∆Ртр Vв	=	133,13 64,8		= 6,63 кВт
			2 η			2 0,65

Следовательно, выбранный в п.6 вентилятор мощностью N=10 кВт обеспечит удовлетворительную работу АВО для решения поставленной задачи.

9. При необходимости выполняем механический расчет аппарата по п. 2.5.3.

173

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение I. Свойства органических веществ

Таблица I.1 Плотность жидких углеводородов в зависимости от температуры, ρ (кг/м3)

	Вещество			Температура, ˚C
		20	40	60	80	100	120
	Гексан	660	641	622	602	581	559
	Гептан	684	667	649	631	612	593
	Октан	702	686	669	653	635	617
	Нонан	718	702	686	669	652	635
	Декан	730	715	699	683	667	650
	Бензол	879	858	836	815	793	769
	Толуол	866	847	828	808	788	766
	Четыреххлористый углерод	1594	1556	1517	1471	1434	1390
	Хлорбензол	1107	1085	1065	1041	1021	995
	Бутиловый спирт	810	795	781	766	751	735
	Метиловый спирт	792	774	756	736	714	692
	Пропиловый спирт	804	788	770	752	733	711
	Этиловый спирт	789	772	754	735	716	693

* ρt = ρt.1 – {( ρ t.1 – ρ t.2)/ (t2 –t1)}.( t –t1)

Таблица I.2 Динамические коэффициенты вязкости µ*103 (Па*с)

	Вещество			Температура, ˚C
		20	40	60	80	100	120
	Гексан	0,320	0,264	0,221	0,190	0,158	0,132
	Гептан	0,414	0,338	0,281	0,239	0,198	0,167
	Октан	0,54	0,428	0,350	0,291	0,245	0,208
	Нонан	0,714	0,555	0,445	0,366	0,308	0,264
	Бензол	0,650	0,492	0,390	0,316	0,261	0,219
	Толуол	0,586	0,466	0,381	0,319	0,271	0,231
	Четыреххлористый углерод	0,970	0,740	0,590	0,472	0,387	0,323
	Хлорбензол	0,800	0,640	0,520	0,435	0,370	0,320
	Бутиловый спирт	2,950	1,780	1,140	0,760	0,540	0,380
	Метиловый спирт	0,584	0,450	0,351	0,290	0,240	0,210
	Пропиловый спирт	2,200	1,380	0,920	0,630	0,450	0,337
	Этиловый спирт	1,190	0,825	0,591	0,435	0,326	0,248

174

Таблица I.3 Теплоемкость в зависимости от температуры, Ср*10-3 (Дж/кг*0С)

	Вещество			Температура, ˚C
		20	40	60	80	100	120
	Гексан	1,63	1,73	1,82	1,91	1,99	2,08
	Гептан	2,22	2,29	2,39	2,43	2,49	2,56
	Октан	1,6	1,69	1,78	1,87	1,95	2,07
	Нонан	1,62	1,72	1,80	1,89	1,98	2,07
	Бензол	1,68	1,80	1,89	1,97	2,08	2,17
	Толуол	1,68	1,72	1,82	1,84	1,88	1,91
	Бутиловый спирт	2,30	2,56	2,81	3,10	3,31	3,60
	Метиловый спирт	2,47	2,60	2,72	2,85	2,93	3,06
	Пропиловый спирт	2,39	2,60	2,81	3,04	3,27	3,46
	Этиловый спирт	2,56	2,81	3,02	3,27	3,48	3,69
	Четыреххлористый углерод	1,27	1,34	1,42	1,47	1,55	1,63
	Хлорбензол	1,26	1,34	1,41	1,47	1,55	1,62

* Сt = Сt.1 + {( С t.2 – С t.1)/(t2 –t1)}.(t – t1)

Таблица I.4 Теплопроводность в зависимости от температуры λ*104 (Вт/м*К)

	Вещество			Температура, ˚C
		20	40	60	80	100	120
	Гексан	1260	1200	1140	1183	20,5	22,8
	Гептан	1290	1230	1180	1130	18,8	20,9
	Октан	1320	1260	1210	1160	1110	1060
	Нонан	1315	1264	1213	1162	1111	1061
	Декан	1151	1305	1257	1209	1162	1114
	Бензол	1452	1410	1360	1310	1270	1220
	Толуол	1357	1300	1258	1210	1114	1130
	Бутиловый спирт	1535	1510	1477	1450	1420	1390
	Метиловый спирт	2070	2060	2050	2040	2026	2012
	Пропиловый спирт	1535	1500	1460	1430	1390	1360
	Этиловый спирт	1800	1775	1750	1725	1700	1689
	Четыреххлористый углерод	1025	992	950	930	906	885
	Хлорбензол	989	1255	1220	490	1157	1130

* λt = λ t1 – {( λ t.1 – λ t.2)/(t2 –t1)}.(t – t1)

175

Таблица I.5

Абсолютное давление насыщенных паров и удельная теплота парообразования жидкостей

	Жидкость																		Температура, ˚C
				60							80									100						120								140
	Бензол					0,518							1,005									1,79								2,98						4,70
				408,5							393,8									379,2						361,1								346,0
	Бутиловый спирт					0,080								0,32								0,53						1,06									2,03
				653,6							632,1									611,7						586,6								581,5
	Метиловый спирт				0,834							1,79									3,50							6,35								10,8
				1110,4							1062,0									1013,9						953,2								892,6
	Пропиловый спирт					0,196							0,502									1,12						2,24								4,10
				745,8							714,4									683,0						639,0								595,0
	Толуол					0,186							0,386									0,743						1,312								2,180
				388,5							378,7									368,7						356,3								344,0
	Уксусная кислота					0,118							0,270									0,556						1,06								1,841
				375,1							383,5									389,8						406,0								395,5
	Четыреххлористый					0,601								1,124								1,95							3,19								4,94
	углерод			202,0							193,8									185,6						176,8								168,0
	Хлорбензол					0,087							0,193									0,390						0,724								1,252
				354,4							346,2									338,1						329,3								320,5
	Этиловый спирт					0,470							1,083									2,257						4,299								7,585
				879,9							846,4									813,0						768,5								712,0
	Этилацетат					0,554							1,110									2,019						3,447								5,551
				385,9							370,8									355,7						336,4								317,2
	Гексан			0,764								1,4239									1,4239					1,4239								1,4239
				343								329									329						329								329
	Гептан			0,281									0,571									0,571							0,571								0,571
				343							330									330						330								330
	Октан			0,105									0,234									0,234						0,234								0,234
				346							334									334						334								334
	Нонан			0,040									0,097									0,097						0,097								0,097
				345							336									336						336								336
	Декан			0,015									0,040									0,040						0,040								0,040
				340							330									330						330								330
Примечание:			P(давление) 105 Па
		r	(теплота испарения),						кДж
		и								кг
* rt = rt1 – {( r t.1 – r t.2)/(t2 –t1)}.(t – t1);																Рt = Рt1 + {( Р t.2 – Р t.1)/(t2 –t1)}.(t – t1)
tP = tP1 + {( t 2 – t 1)/(P2 –P1)}.(Pt – P1)

176

Таблица I.6

Теплофизические свойства газов

		Молекуляр-	Газовая	Номера точек на рисунках,
Газ	Химичес-	ная масса	постоян-	определяющие свойства
	кая формула	m,	ная R,		газов
				µ	cp	λ
		кг/кмоль	Дж/(кг·К)
				рис. I.1	рис. I.2	рис. I.3
Азот	N2	28	297	4	14	20
Аммиак	NH3	17	488	13	6	2
Ацетон	C3H6O	58	-	23	-	17
Ацетилен	C2H2	26	320	17	5	4
Бензол	C6H6	78	106	24	-	14
Бутан	C4H10	58	143	28	-	7
Водород	H2	2	4130	31	1	23
Водяной пар	H2O	18	-	12	7	9
Воздух	-	29	287	3	15	22
Гексан	C6H14	86	-	26	-	12
Двуокись серы	SO2	64	130	10	11	26
Двуокись углерода	CO2	44	189	8	9	11
Дифенилоксид	C12H10O	170	-	32	-	-
Закись азота	N2O	44	-	7	-	29
Кислород	O2	32	260	1	12	19
Метан	CH4	16	519	19	4	1
Метиловый спирт	CH3OH	32	-	15	-	10
Окись азота	NO	30	-	2	13	18
Окись углерода	CO	28	297	5	14	21
Октан	C8H18	114	-	33	-	15
Пентан	C5H12	72	115	25	-	8
Пропан	C3H6	44	189	29	-	6
Сероводород	H2S	34	244	11	10	-
Фреон 11	CFCl3	-	-	-	8	25
Фреон 12	CF2Cl2	-	-	18	-	24
Хлор	Cl2	71	117	9	17	-
Хлористый водород	HCl	36	-	6	16	-
Хлороформ	CHCl3	119	-	14	-	27
Циклогексан	C6H12	84	-	30	-	13
Четыреххлористый углерод	CCl4	154	-	16	-	28
Этан	C2H6	30	277	21	2	3
Этилен	C2H4	28	297	20	3	5
Этилацетат	C4H8O2	88	-	24	-	16
Этиловый спирт	C2H5OH	46	-	22	-	7

*Порядок работы с номограммами:

1)по табл. I.6 найти для нужного вещества номера точек на соответствующей номограмме;

2)на номограмме найти точку, определенную по п.1;

3)соединить найденную точку с температурой, при которой определяют свойства вещества, и продлить линию до пересечения с противоположной осью;

4)записать полученное значение параметра (с учетом степени, вынесенной на ось графика); например, вязкость водорода при t = 1000С по рис. I.1 равна: µ= 1,1 . 10-5 Па.с

177

Рис. I.1. Номограмма для определения вязкости газов

178

Рис. I.2. Номограмма для определения удельной теплоемкости газов

179

Рис. I.3. Номограмма для определения теплопроводности газов

180