Расчет кипятильникаСтатьи / Спроектировать ректификационную установку для разделения бензол – толуол / Расчет кипятильника
Исходные данные:
Количество паров воды для конденсации G1 = 3,93 кг/с; удельная теплота парообразования смеси (толуола) r1 = 362,5 кДж/кг при температуре кипения tк = 110ºС. В качестве теплоносителя использовать водяной пар с абсолютным давлением 5 кгс/см2. Влияние примеси бензола на теплоотдачу не учитывать.
Тепловая нагрузка аппарата:
Q = G1 · r1 = 3,93 · 362,5·103 = 1424,63·103 Вт
Расход воды:
G2 = ,
где r2=2117·103 Дж/кг – удельная теплота парообразования водяного пара при температуре конденсации tконд=151,1 ºС
Средняя разность температур:
Примем ориентировочный коэффициент теплопередачи от конденсирующего пара к воде (конденсатор) (4, табл. 3) Кор = 1000 Вт/м2·К, тогда требуемая площадь поверхности теплообменника:
Поверхность, близкую к ориентировочной имеет теплообменник с высотой труб Н=2,0 м и диаметром кожуха D=0,6 м и поверхностью теплообмена F=40 м2. Испарители могут быть только одноходовыми, с диаметром труб d=25x2 мм.
Проведу уточненный расчет:
,
где ρ1=777 кг/м2 ; λ1=0,116 Вт/(м ·К); μ=0,251 ·10-3 Па·с; σ1=18,35·10-3 Н/м - физико-химические характеристики жидкого толуола при tкип=110ºС
Значение коэффициента b определяется по формуле:
,
где ρп – плотность паров толуола, при tкип=110ºС
Коэффициент теплоотдачи для пара, конденсирующегося на наружной поверхности труб высотой Н, определяется:
,
где ρ2=932 кг/м2 ; λ2=0,683 Вт/(м ·К); μ2=0,207 ·10-3 Па·с – физико-химические характеристики конденсата воды при tконд=132,9ºС
Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений:
,
где - толщина стенки,
мм;
λст – теплопроводность нержавеющей стали, λст =17,5 Вт/(мК)
Коэффициент теплопередачи:
Удельная тепловая нагрузка:
откуда
Это уравнение решается графически, задаваясь значением q. В качестве первого приближения принимается ориентировочное значение удельной тепловой нагрузки:
q=40000 Вт/м2 у =2,55
q=38000 Вт/м2 y =0,93
q=37000 Вт/м2 y =0,15
при у=0 q=36800 Вт/м2
Требуемая поверхность F=1424630/36800=38,71 м2
Выбранный из каталога теплообменник с F=40 м2; D=600 мм; Z=1; n=257; H=2,0 м; d=25x2 мм подходит, так как присутствует запас поверхности.
Смотрите также
Химический анализ катионов
Основой любого химического
исследования является совокупность различных химических наук, каждая из которых
нуждается в результатах химического анализа, поскольку химический состав –
основа ...
Соединения азота
Анализ содержания экспериментальной части программы
по данной теме свидетельствует, что большинство продуктов реакций являются
минеральными удобрениями. Утилизировать отходы можно по следующ ...
Синтез химико-технологической схемы
Задание
Требуется
синтезировать ХТС, работающую по следующей технологии:
Смесь,
состоящую из компонентов А и B и инертного компонента нагревается в системе
теплообмена до t1, пост ...