Проект системы охлаждения этилового спирта
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
ю схему движения теплоносителей: пар поступает в межтрубное пространство, а раствор двигается по внутренней трубе [6 c. 729].
F = Q/(KDtср) = 861,415103/(69927,9) = 44 м2.
Принимаем теплообменник с близкой поверхностью теплообмена [6 c. 739]:
Поверхность теплообмена, м2Ширина канала, ммШирина ленты, ммДлина канала, мПлощадь поперечного сечения канала, м2Пропускная способность при скорости 1 м/секм3/чМасса, кгМатериал ленты по ГОСТ 5632-7240121000200,01243,2280012Х18Н10Т3. Уточнённый расчёт теплообменного аппарата
.1 Размер каналов
Задаемся скоростью движения бензола w1 = 1 м/с, тогда площадь поперечного сечения канала составит:
S1 = G1/(r1w1) = 5,55/(8681) = 0,0064 м2,
где r1 = 868 кг/м3 - плотность бензола;
При ширине канала b1 = 12 мм высота ленты должна составлять:
h = S1/b1 = 0,0064/0,012 = 0,53 м;
принимаем по ГОСТ 12067-80 h = 0,6 м;
ширину второго канала принимаем b2 = b1 = 0,012 м;
толщина листа ? = 3,5 мм.
3.2 Коэффициент теплоотдачи от бензола к стенке
Эквивалентный диаметр канала:
dэк = 2bh/(b+h) = 20,0120,6/(0,012+0,6) = 0,0235 м.
Скорость движения бензола:
w1 = G1/(bhr1) = 5,55/(0,0120,6868) = 0,88 м/с.
Критерий Рейнольдса:
Re1 = w1d r1/m1 = 0,880,0235868/0,36010-3 = 49862,
где m1 = 0,36010-3 Пас - вязкость бензола.
Критерий Нуссельта:
Nu1 = 0,021Re10,8Pr10,43(Pr1/Prст1)0,25.
Критерий Прандтля:
Pr1 = с?/? = 1,8260,36/0,1338 = 4,9.
где l1 = 0,1338 Вт/(мK) - теплопроводность бензола.
Принимаем в первом приближении (Pr1/Prст1)0,25 = 1, тогда
Nu1 = 0,021498620,84,90,43 = 238,35.
a1 = Nu1l1/d = 238?350,1338/0,0235 = 1357 Вт/(м2K)
3.3 Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде
Скорость движения воды:
w2 = G2 /(bhr2) = 10,308/(0,0120,6995) = 1,44 м/с,
где r2 = 995 кг/м3 - плотность воды.
Критерий Рейнольдса:
Re2 = w2d r2/m2 = 1,440,0235995/0,79710-3 = 41348,
где m1 = 0,79710-3 Пас - вязкость воды.
Критерий Нуссельта:
Nu2 = 0,021Re20,8Pr20,43(Pr2/Prст2)0,25.
Критерий Прандтля для воды определяем по монограмме Значения критерия Прандтля для жидкостей:
Pr2 = 6,286
Примем в первом приближении (Pr1/Prст1)0,25 = 1, тогда
Nu2 = 0,021413480,86,2860,43 = 228,4.
2 = Nu2l2/d = 228,40,615/0,0235 = 5977,3 Вт/(м2K).
теплообменник аппарат охлаждение спирт
где l2 = 0,615 Вт/(мK) - теплопроводность воды.
3.4 Тепловое сопротивление стенки
,
где lcт =17,5 Вт/(мК) - теплопроводность нержавеющей стали
r1=r2=1/5800 мК / Вт - тепловое сопротивление загрязнений
= (0,0035/17,5) + (1/5800) + (1/5800) = 5,410-4 мК / Вт.
3.5 Коэффициент теплопередачи
=1/(1/1357+ 5,410-4 + 1/5977,3) = 689,65 Вт/(м2К).
Рассчитываем температуру стенки:
tст1 = tcр1 - KDtср/a1 = 67,5 - 689,6527,9/1357 = 53,3 С
tст2 = tcр2 + KDtср/a2 = 28 + 689,6527,9/5977,3 = 28,1 С
Уточняем коэффициенты теплоотдачи при температуре стенки по монограмме Значения критерия Прандтля для жидкостей: Pr1ст = 5,8
a1ут = 1357(6,286/5,8)0,25 = 1384 Вт/(м2К).
Pr2ст = 6,3
a2ут = 5977,3(6,286/6,3)0,25 = 5974 Вт/(м2К).
Уточненный коэффициент теплопередачи:
K = 1/(1/1384 + 5,410-4+1/5974) = 699 Вт/(м2К)
Проверяем температуру стенки
tст1 = tcр1 - KDtср/a1 = 67,5 - 69927,9/1384 = 53,4 С
tст2 = tcр2 + KDtср/a2 = 28 + 69927,9/5974 = 31,2 С
Полученные значения близки к ранее принятым.
3.6 Поверхность теплопередачи
Поверхность теплообмена рассчитываем исходя из основного уравнения теплопередачи:
F = Q/(KDtср) = 861,415103/(69927,9) = 44 м2.
Так как теплообменник с ближайшей большей поверхностью F = 40 м2 изготовляется с шириной листа 0,7 или 1,0 м, то принимаем к установке два последовательно соединенных теплообменника с поверхностью теплообмена 20,0 м2 каждый.
4. Конструктивный расчет
Задачей конструктивного расчета теплообменных аппаратов является определение их основных размеров. Конструктивный расчет выполняется в зависимости от типа аппарата. Детальный расчет проводится в том случае, если нет возможности выбрать стандартный теплообменник серийного производства. При выборе стандартного теплообменника конструктивный расчет сводится к определению диаметра и подбора штуцеров.
4.1 Длина спирали
l = F/(2h) = 20,0/(2?0,6) = 16,7 м
4.2 Расчет штуцеров
Принимаем скорость жидкости в штуцере wшт = 1 м/с.
Штуцер для входа и выхода бензола:
= [5,55/(0,7851868)]0,5 = 0,09 м,
принимаем d1 = 10 мм.
Штуцер для входа и выхода воды:
= [10,308/(0,7851995)]0,5 = 0,01 м,
принимаем d2 = 10 мм.
4.3 Число витков спирали
Шаг спиралей t1 = t2 = b + d = 0,012 + 0,035 = 0,0155 м.
Принимаем радиус полувитка с учетом расположения штуцера r = 0,2 м.
Число полувитков первой спирали:
=(0,5-0,2/0,0155)+ [(0,2/0,0155)2+216,7/(p0,0155)]0,5 = 16,6.
Число полувитков второй спирали:
=(0,0155-0,50,0155-0,2)/0,0155+{[(0,2+0,50,0155-0,0155)/0,0155]2+216,7/(p0,0155)}0,5 = 16,6.
4.4 Диаметр аппарата
D = 2 [r1 + (n2 + 1) t2 - t1] + 2d =2[0,2 + (16,6 + 1)0,0155 - 0,0155]+0,0035 = 0,92 м,
принимаем D = 1000 мм.
4.5 Выбор опор аппарата
Масса теплообменника:
m = m1+mв+m2,
где m1 - масса спиралей,
mв - масса воды заполняющей аппарат при гидроиспытании,
m2 - масса вспомогательных элементов (фланцев, штуцеров).
m1 = 2hLdrст = 20,616,70,00357900 = 554 кг,
где rст = 7900 кг/м3 - плотность стали.
&n