Произведём расчёт теплообменного аппарата, предназначенного для отвода тепла, выделяющегося в ходе процесса окисления в колонне.
Изначально примем к установке теплообменник согласно ГОСТу 15118-79 и проверим, возможно ли его использование для нормального поддержания технологического режима.
Длина труб
м
Поверхность теплообмена
Число ходов z
Диаметр кожуха
мм
Диаметр труб
25x2
мм
Число труб n
Исходя из материального баланса, массовый приход шихты составляет 46461,03 кг/час. Удельная теплоёмкость шихты составляет 260,81 Дж/кг·К, начальная температура - 125 , конечная - 122 . Плотность шихты ρш=796,04 кг/м3, динамическая вязкость μ=0,000135 Па*с, теплопроводность λ=0,121 Вт/м*К.
В качестве хладагента используется вода с температурой Т1=15°С, Т2=35°С. Физико-химические свойства воды: плотность воды ρв=998,04 кг/м3, μ=0,000891 Па*с, теплопроводность λ=0,58 Вт/м*К.
Тепловая нагрузка аппарата составляет Q=3810792,01 Вт, расход воды составляет 0,0127 м3/с.
dэкв=(4* Sмежтруб/π)1/2==(4*0,096/3,14)1/2=0,35 м.
Определим скорость воды в межтрубном пространстве:
ωмежтруб=Vводы/ Sмежтруб=0,0127/0,096=0,132 м/с.
Критерий Рейнольдса для воды:
Re=ρ*ω*d/μ=998,04*0,132*0,35/0,000809=57121,547.
Режим движения воды в межтрубном пространстве – турбулентный.
Nu=0.023*Re0,8*Pr0,43*(Prж/Prcт)0,25, где
(Prж/Prcт)0,25=1,
Pr=Cp*μ/λ, где Ср – удельная теплоёмкость воды, равна 4181,1 Дж/(кг К); λ – удельная теплопроводность воды, равна 0,58 Вт/(м*К); μ – динамическая вязкость 0,000809 Па*с.