Теплообменник для охлаждения раствора NaOH
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
ной 6 м:
F1 = ?dсрL = 3,140,05356 = 1,01 м2
N = Fр/nF1 = 17,11/21,01 = 9 шт.
Вариант №2 Одноходовый теплообменник.
Коэффициент теплоотдачи для раствора гидроксида натрия.
Уточняю значение для критерия Re2:
Критерий Прандтля для раствора гидроксида натрия при t2 = 63 0С:
С2=3462,5 кДж/кгК, ?=2,08410-3 Пас, ?=0,552 Вт/мК.
Отношение принято равным 0,99 (с последующей проверкой).
Таким образом, коэффициент теплоотдачи:
Коэффициент теплоотдачи для охлаждающей воды.
Уточняю значение для критерия Re1:
Динамические коэффициенты вязкости охлаждающей воды в зависимости от температуры. (табл. VI) [1, с.514]:
t 0С171817,5?10-3 Па с1,0831,0561,0695
Коэффициент ? = 0,6. (табл. 4.5) [1, с.157]:
Отношение принято равным 1,01 (с последующей проверкой).
Таким образом, коэффициент теплоотдачи:
Проверим принятое значение коэффициента теплоотдачи для раствора гидроксида натрия. Для этого определим:
q = K ?tср=100650,061 = 50361 Вт/м2
?t2 = q/?2 = 50361/1988 = 25,34 0Сст2 = t2 - ?t2 = 62,94 - 25,34 = 37,6 0С.
Динамические коэффициенты вязкости растворовов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. VIII) [1, с.515]:
t 0С304037,6? мПа с 25%5,253,864,194
С2 = 3462,5 Дж/кгК, ? = 4,19410-3 Пас, ?2 = 0,552 Вт/мК.
Отношение было принято равным 0,99.
Проверим принятое значение коэффициента теплоотдачи для охлаждающей воды. Для этого определим:
q = K ?tср=100650,061 = 50361 Вт/м2
?t1 = q/?1 = 50361/9725 = 5,18 0Сст1 = t1 + ?t1 = 17,50 + 5,18 = 22,68 0С
Коэффициенты теплопроводности воды при t1 = 22,68 0С. (табл. XXXIX) [1,с.537]:
t 0С203022,68? Вт/мК0,5990,6180,604
Динамические коэффициенты вязкости охлаждающей воды при t1 = 22,68 0С. (табл. VI) [1, с.514]:
t 0С222322,68?10-3 Па с0,95790,93580,9429
С1=4,187 кДж/кгК. (табл. XXXIX) [1, с.537].
Отношение было принято равным 1,01.
Таким образом, коэффициент теплоотдачи:
Произведём дальнейшее уточнение, так как расхождение между ?2, ?2 и К , К превышает 5%.
Уточним значение коэффициента теплоотдачи для раствора гидроксида натрия. Для этого определим:
q = K ?tср=922,450,061 = 46176 Вт/м2
?t2 = q/?2 = 46176/1686 = 27,39 0Сст2 = t2 - ?t2 = 62,94 - 27,39 = 35,55 0С.
Динамические коэффициенты вязкости растворовов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. VIII) [1, с.515]:
t 0С304035,55? мПа с 25%5,253,864,631
С2 = 3462,5 Дж/кгК, ? = 4,63110-3 Пас, ?2 = 0,552 Вт/мК.
Отношение было принято равным 0,8396.
Таким образом, коэффициент теплоотдачи:
Дальнейшее уточнение не требуется, так как расхождение между ?1, ?1 и ?2, ?2 , и К , К не превышает 5%.
q = K ?tср=909,950,061 = 45551 Вт/м2
Fр = Q/q = 913556/45551 = 20,06 м2
С запасом 10%: Fр = 22,06 м2
Площадь поверхности теплообмена одного элемента длиной 3 м: F1 = 3 м2
N = Fр/nF1 = 22,06/3 = 8 шт.
Из раiёта следует , что дальнейшее уменьшение скорости рассола приведёт к ещё большему снижению коэффициента К и росту поверхности теплопередачи. Однако, учитывая то обстоятельство, что в более крупных аппаратах расход металла на единицу площади теплообмена меньше, чем в мелких аппаратах, выполним раiёт более крупного аппарата. При течении раствора NaOH в ламинарном режиме коэффициент теплопередачи будет ниже, чем при переходном режиме, и с уменьшением скорости увеличивается возможность отложения загрязнений на поверхности теплообмена. Поэтому попытаемся подобрать аппарат с переходным режимом течения раствора NaOH.
Минимальная скорость течения, обеспечивающая объёмный расход раствора гидроксида натрия при Re2 >2320:
Максимальное число труб 25 х 2 мм, обеспечивающих объёмный расход раствора гидроксида натрия при Re2 >2320 :
Двухходовые аппараты с наружным диаметром кожуха 325 мм согласно (табл. 4.12) [1, с.215] с длиной труб 4 метра потребуется минимум два. Шестиходовый аппарат с внутренним диаметром кожуха равным 600 мм согласно (табл. 4.12) [1, с.215] имеет незначительно большее трубное проходное сечение, а межтрубное в значительно мень-шей степени оказывает влияние на коэффициент К. Поэтому может быть целесообразно применение шестиходового аппарата, так как он потребуется только один.
Вариант №3: Шестиходовый теплообменник.
Коэффициент теплоотдачи для раствора гидроксида натрия.
n I =196/6=32,667 ?tб = 88 0С ?tм = 25 0С
Уточняю значение для критерия Re2:
Средняя разность температур: ?tср = 45,49 0С
Средняя температура раствора гидроксида натрия:
t2 = tн2- ?tср = 113 0С - 45,49 0С = 67,51 0С ? 67,5 0С
Нахождение динамического коэффициента вязкости раствора гидроксида натрия при t2 = 67,5 0С
Плотность растворов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. IV) [1, с.512]:
t 0С608067,5? кг/м3 при 300312891298? кг/м3 при 209611831191
Динамические коэффициенты вязкости растворовов гидроксида натрия в зависимости от температуры. (табл. IX) [1,с.516]:
t 0С608067,5? мПа с 30%3,42,162,934? мПа с 20%1,631,271,495
xv2 = 1-xv1 = 1- 0,5214=0,4786
?=1,95410-3 Пас
Критерий Прандтля для раствора гидроксида натрия при t2 = 67,5 0С:
С2=3462,5 кДж/кгК, ?=1,95410-3 Пас, ?=0,552 Вт/мК.
Отношение принято равным 0,99 (с последующей проверкой).
Таким образом, коэффициент теплоотдачи:
Коэффициент теплоотдачи для охлаждающей воды.
Уточняю значение для критерия Re1:
Динамические коэффициенты вязкости охлаждающей воды в зави