Проектирование ректификационной установки для непрерывного разделения смеси бензол–толуол
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
µмкость кубового остатка:
б) Количество теплоты:
в) Теплоемкость воды:
г) Расход воды:
Для определения ориентировочной площади теплообмена примем коэффициент теплопередачи
Определим ориентировочно площадь теплообмена:
Для обеспечения интенсивного теплообмена попытаемся подобрать аппарат с турбулентным или переходным режимом течения теплоносителей. Возьмём теплообменный аппарат типа труба в трубе по ГОСТ (9830-79) с диаметром кожуховой трубы и теплообменной кубовый остаток направим в кожуховую трубу, а охлаждающую воду в теплообменную трубу.
Зададимся критерием Рейнольдса для кубового остатка : Re2=10000
Эквивалентный диаметр кольцевого сечения: dэкв=0.011
Вязкость кубового остатка при его средней температуре :
Плотность кубового остатка при его средней температуре:
Найдем скорость кубового остатка:
Найдем площадь поперечного сечения:
Найдем по каталогу стандартную площадь:
Найдем по стандартной площади скорость и число Рейнольдса:
В теплообменной трубе хладагент - вода.
Зададимся критерием Рейнольдса для воды: Re1=10000
Эквивалентный диаметр кольцевого сечения: dэкв=0.03 м
Вязкость(Пас) воды при ее средней температуре :
Плотность(кг/м3) воды при ее средней температуре:
Найдем скорость воды:
Найдем площадь поперечного сечения:
Найдем по каталогу стандартную площадь:
Найдем по стандартной площади скорость и число Рейнольдса:
Температуры стенки со сторон холодного и горячего теплоносителей будем искать с помощью метода итераций. Суть метода заключается в нахождении удельного потока теплоты со стороны хладагента и теплоносителя как функций от температуры одной из стенок теплообменника и решения уравнения графическим методом или с помощью ПК относительно температуры стенки.
Сначала рассмотрим холодный теплоноситель - воду. Найдем для нее теплофизические свойства и при ее средней температуре:
Теплопроводность:
Теплоемкость (Дж/кгК):
Вязкость (Пас):
=7.482*10-4
Плотность (кг/м3):
Определим критерий Прандтля для кубового остатка по формуле:
.
Зададимся температурой стенки со стороны хладагента tстхол=37,115
Найдем теплофизические параметры и критерий Прандтля при температуре стенки хладагента:
Теплопроводность:
Теплоемкость (Дж/кгК):
Вязкость (Пас):
=6,899 10-4
Представим критерий Прандтля при температуре стенки как функцию от этой температуры, это позволяют сделать функциональные зависимости теплофизических свойств компонентов смеси от температуры:
Так как режим течения жидкости турбулентный, то критерий Нуссельта для воды будем находить по формуле:
Выразим коэффициент теплоотдачи как функцию от температуры соответствующей стенки:
,
Зная коэффициенты теплоотдачи можно выразить удельный тепловой поток как функцию от температуры соответствующей стенки:
Выразим температуру горячей стенки () как функцию от температуры холодной стенки (). Это позволяет сделать соотношение:
Коэффициент теплопроводности стали, берём из [3] , среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенок берём из [3] для смеси паров бензол - толуол и воды среднего качества.
Решив уравнение, находим .
Теперь рассмотрим горячий теплоноситель - кубовый остаток. Найдем его теплофизические свойства при его средней температуре.
Теплопроводность:
Теплоемкость (Дж/кгК):
Определим критерий Прандтля для кубового остатка по формуле:
.
Найдем теплофизические параметры и критерий Прандтля при температуре стенки горячего теплоносителя ():
Вязкость
Теплопроводность
Теплоемкость
Представим критерий Прандтля при температуре стенки как функцию от этой температуры, это позволяют сделать функциональные зависимости теплофизических свойств компонентов смеси от температуры:
Так как режим течения жидкости можно считать турбулентным, то критерий Нуссельта для кубового остатка будем находить по формуле (для кубового остатка):
Выразим коэффициент теплоотдачи как функцию от температуры соответствующей стенки:
,
Зная коэффициенты теплоотдачи можно выразить удельный тепловой поток как функцию от температуры соответствующей стенки:
Потоки равны с погрешностью
Найдём коэффициент теплопередачи:
Расчетная площадь поверхности теплопередачи:
Теплообменник обладает следующими характеристиками:
Тип труба в трубе, диаметр кожуховой трубы , диаметр теплообменной трубы , длина одной секции - 3 м, всего 22 секции.
.4.3 Приближенный расчет теплообменников
1. Паровой подогреватель исходной смеси.
Температурная схема:
,
Тогда . По известному составу и средней температуре смеси найдём её удельную т?/p>