Рассмотрение теплофизических свойств конденсата. Определение тепловой нагрузки аппарата, средней разности температур, коэффициента теплопередачи. Расчет площади поверхности теплопередачи для вертикального и горизонтального аппаратов и их сравнение.
Аннотация к работе
Находим температуру конденсации пара, будем считать, что незначительное количество бензола не повлияет на свойства первого компонента толуол: ткип = f(p) P = 1атмФормируем банк теплофизических свойств конденсата чистого толуола при его температуре конденсации: Теплофизические свойства толуола Свойство Толуол (при ср.ткип)Формируем банк теплофизических свойств воды, будем считать что вода заходит в конденсатор с температурой (t2н) равной 200С, а на выходе из конденсатора с температурой (t2к) 400С (согласно практическим рекомендациям воду нельзя нагревать с выше 450С, во избежание солей жесткости в аппарате ) , следовательно средняя температура будет ровна: t2cp = = = 30 Теплофизические свойства воды Средняя температура, 0С 30Для этого составим тепловой баланс для рассматриваемого случая: Q = G1 r1 = G2 C2 (t2к-t2н ), где G1 - секундный расход пара конденсата; r1 - удельная теплота парообразования конденсата; G2 - расход охлаждающей воды; С2 - удельная теплоемкость воды; t2н и t2к - начальная и конечная температуры воды.Из приведенного выше теплового баланса найдем расход охлаждающей воды:
Найдем объемный расход воды, который понадобится для дальнейших расчетов: .Рассчитаем среднюю разность температур через противоток: 110 0C 1100CОбобщение опыта эксплуатации большого числа конденсаторов показывает, что коэффициент теплопередачи лежит в диапазоне 300?800 Вт/м2?К, следовательно, примем коэффициент тепло передачи для нашего конденсатора Корин. = 450 Вт/м2?К.Найдем приближенное значение площади поверхности теплообмена: Выбор по ГОСТУ конструкции и варианта аппарата с указанием всех его размеров и массы Принимаем аппарат со следующими характеристиками: параметры Единицы измерения величина Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к пучку горизонтальных труб найдем по формуле: Где - коэффициент, зависящий от числа вертикальных рядов труб горизонтального пучка, принимаем его равным 0,6; - массовый расход пара Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к пучку вертикальных труб найдем по формуле: Найдем скорость движения воды в трубах пучка: где z - число ходов по трубному пространству, для выбранного аппарата z=2; dвн - внутренний диаметр труб трубного пучка. На эффектность теплопередачи от стенки трубы к воде очень большое влияние оказывает турбулентность потока, которую можно оценить по значению критерия Рейнольдса. его численное значение найдем по формуле: где - плотность воды, а - вязкость воды при ее средней температуреРасчетная площадь поверхности теплопередачи для вертикального аппарата: Расчетная площадь поверхности теплопередачи для горизонтального аппарата: 12.Мы выбрали к установке теплообменник с площадью теплопередачи 139 м2. В практике технологических расчетов допустимый запас площади теплопередачи должен находиться в пределах 10-30%. Если принять площадь выбранного к установке конденсатора за 100%, то запас по площади теплопередачи при вертикальной установке составит-3,6%, а при вертикальной установке составит 22,6% Принятый к установке конденсатор может быть установлен только горизонтально. Диаметр штуцера зависит от объемного расхода потока V и скорости этого потока ?.
План
Содержание
1. Определение температуры конденсации пара
2. Теплофизические свойства конденсата при температуре процесса
3. Теплофизические свойства воды при ее средней температуре
4. Тепловая нагрузка аппарата
5. Расход охлаждающей воды
6. Средняя разность температур
7. Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи
8. Приближенное значение требуемой площади поверхности теплопередачи
9. Коэффициент тепло передачи со стороны конденсирующегося пара и со стороны охлаждающей воды
10. Коэффициент теплопередачи с учетом термических сопротивлений со стороны пара и охлаждающей воды
11. Расчетная площадь поверхности теплопередачи для вертикального и горизонтального аппаратов
12. Определение запаса поверхности теплопередачи
13. Сравнение горизонтального и вертикального аппаратов, выбор оптимального варианта
14. Расчет диаметров штуцеров. Выбор из ряда условных диаметров
1. Определение температуры конденсации пара конденсат теплопередача вертикальный нагрузка