Теплообменник для охлаждения раствора NaOH
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
°туры (табл. IV) [1, с.512]:
t 0С608063? кг/м3 при 300312891301? кг/м3 при 209611831194
Динамические коэффициенты вязкости растворовов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. IX) [1,с.516]:
t 0С608063? мПа с 30%3,42,163,214? мПа с 20%1,631,271,576 - где xv1 и xv2 - объёмные доли компонентов смеси. Рассчитаем их:
m1 = m2,xv1?1 = xv2? 2,xv1?1 = (1- xv1)? 2
xv1+xv2 = 1;xv2 = 1-xv1;xv1(?1 + ? 2) = ?2
xv2 = 1-xv1 = 1- 0,5214=0,4786
?=2,08410-3 Пас
?= xv1?1 + xv2? 2,= 0,52141194 + 0,47861301=1245 кг/м3
Скорость течения, обеспечивающая объёмный расход раствора гидроксида натрия при Re2 > 10 000:
Проходное сечение трубного пространства при этом должно быть менее:
Кожухотрубчатый холодильник наименьшего диаметра 159 мм с числом труб 13 имеет Sт = 0,510-2 м2, согласно (табл. 4.12) [1, с.215]. Следовательно, турбулентное течение рассола можно обеспечить только в аппарате с меньшим сечением трубного пространства, то есть в теплообменнике труба в трубе. Также рассмотрим одиночный кожухотрубчатый теплообменник и элементный (составленный из нескольких кожухотрубчатых аппаратов меньшей площади, соединённых последовательно). Теплообменник типа труба в трубе.
Одноходовый теплообменник с числом труб n=37, наружный диаметр кожуха D=273 мм; Шестиходовый теплообменник с числом труб на один ход трубного пространства n =32,67 (общее число труб 196), наружный диаметр кожуха D=600 мм;
Вариант №1 Двухтрубчатый теплообменник.
Рассмотрим аппарат, изготовленный из труб 894 мм (наружная труба) и 573,5 мм (внутренняя труба).
Скорость раствора гидроксида натрия в трубах для обеспечения турбулентного течения должна быть более ?2.
Нахождение динамического коэффициента вязкости раствора гидроксида натрия при t2 = 63 0С.
Плотность растворов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. IV) [1, с.512]:
t 0С608063? кг/м3 при 300312891301? кг/м3 при 209611831194
Динамические коэффициенты вязкости растворовов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. IX) [1, с.516]:
t 0С608063? мПа с 30%3,42,163,214? мПа с 20%1,631,271,576
- где xv1 и xv2 - объёмные доли компонентов смеси. Рассчитаем их:
m1 = m2,xv1?1 = xv2? 2,xv1?1 = (1- xv1)? 2
xv1+xv2 = 1;xv2 = 1-xv1;xv1(?1 + ? 2) = ?2
xv2 = 1-xv1 = 1- 0,5214=0,4786
?=2,08410-3 Пас
?= xv1?1 + xv2? 2,= 0,52141194 + 0,47861301=1245 кг/м3
Примем n=2. Определим скорость и критерий Рейнольдса для рассола:
,
Где эквивалентный диаметр dэ =D - d = 0,081- 0,057=0,024 м.
Коэффициент теплоотдачи для раствора гидроксида натрия.
? 20%NaOH=0,550 Вт/мК; ?30%NaOH =0,555 Вт/мК - коэффициенты теплопроводности раствора гидроксида натрия при t2 = 20 0С [5, с.718]
?=0,552 Вт/мК
Отношение принято равным 0,99 (с последующей проверкой).
Коэффициент ?l принят равным 1, пологая, L/d э>50 (табл. 4.3) [1,с.153]: Таким образом, коэффициент теплоотдачи:
Коэффициент теплоотдачи для охлаждающей воды.
Коэффициенты теплопроводности воды при t1 = 17,5 0С. (табл. XXXIX) [1,с.537]:
t 0С102017,5? Вт/мК0,5750,5990,593
Динамические коэффициенты вязкости охлаждающей воды в зависимости от температуры. (табл. VI) [1, с.514]:
t 0С171817,5?10-3 Па с1,0831,0561,0695
Отношение принято равным 1,01 (с последующей проверкой).
Таким образом, коэффициент теплоотдачи:
Коэффициент теплопередачи.
Принимаю тепловую проводимость загрязнений со стороны охлаждающей воды:
, со стороны раствора гидроксида натрия : (табл. XXXI) [1, с.531].
?ст=46,5 Вт/мК Коэффициент теплопроводности стали (табл. XXVIII), [1,с.529].
Проверим принятое значение коэффициента теплоотдачи для раствора гидроксида натрия . Для этого определим:
q = K ?tср=120950,061 = 60524 Вт/м2
?t2 = q/?2 = 60524/3442 = 17,58 0Сст2 = t2 - ?t2 = 62,94 - 17,58 = 45,36 0С ? 45 0С
Нахождение динамического коэффициента вязкости раствора гидроксида натрия при t2 = 45 0С.
Плотность растворов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. IV) [1, с.512]:
t 0С406045? кг/м3 при 301613031313? кг/м3 при 200811961205Динамические коэффициенты вязкости растворовов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. IX) [1, с.516]:
t 0С406045? мПа с 30%6,33,45,575? мПа с 20%2,481,632,268
- где xv1 и xv2 - объёмные доли компонентов смеси. Рассчитаем их:
m1 = m2,xv1?1 = xv2? 2,xv1?1 = (1- xv1)? 2
xv1+xv2 = 1;xv2 = 1-xv1;xv1(?1 + ? 2) = ?2
xv2 = 1-xv1 = 1- 0,5214=0,4786
?=3,18510-3 Пас
?2 =0,552 Вт/мК, С2 =3462,5Дж/кгК
Отношение было принято равным 0,99.
Проверим принятое значение коэффициента теплоотдачи для охлаждающей воды. Для этого определим:
q = K ?tср=120950,061 = 60524 Вт/м2
?t1 = q/?1 = 60524/8595 = 7,04 0Сст1 = t1 + ?t1 = 17,50 + 7,04 = 24,54 0С
Коэффициенты теплопроводности воды при t1 = 24,5 0С. (табл. XXXIX) [1,с.537]:
t 0С203024,54? Вт/мК0,5990,6180,603
Динамические коэффициенты вязкости охлаждающей воды в зависимости от температуры (табл. VI) [1, с.514]:
t 0С242524,54?10-3 Па с0,91420,89370,9189
С1=4,185 кДж/кгК. (табл. XXXIX) [1, с.537].
Отношение было принято равным 1,01.
Таким образом, коэффициент теплоотдачи:
Дальнейшее уточнение не требуется, так как расхождение между К и К не превышает 5%.
q = K ?tср=117350,061 = 58722 Вт/м2
Fр = Q/q = 913556/58722 =15,56 м2
С запасом 10%: Fр = 17,11 м2
Площадь поверхности теплообмена одного элемента дли