Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Расчёт теплообменного аппарата



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.

Произведём уточненный расчёт коэффициента теплопередачи:

К=1/(1/αш+Σλ/δ+1/αв), где и - коэффициенты теплоотдачи шихты и воды соответственно, Вт/(м*К);

Σλ/δ- сумма температурных сопротивлений, Вт/( *К).

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи для трубного пространства α1

В трубное пространство подаётся шихта Gш=14214,55 кг/час = 3,95 кг/сек.

Объёмная скорость шихты равна

V=G/ρ=3,95/754,3=0,524 м3/с.

Внутренний диаметр труб:

d=D-2*δ=0,025-2*0,002=0,021 м.

Линейная скорость ω равна:

ω=4*V/(π*d2*n/z)=4*0,524/(3,14*0,021*465/1)=0,068 м/с.

Критерий Рейнольдса в межтрубном пространстве:

Re=ρ*ω*d/μ, где w – линейная скорость, м/с; d – внутренний диаметр трубы, м; ρ – плотность окислительной шихты; μ – динамическая вязкость.

Re=796,04*0,068*0,021/0,000135=13429,74

Nu=0.023*Re0,8*Pr0,43*(Prж/Prcт)0,25

(Prж/Prcт)0,25=1,

Pr=Cp*μ/λ, где Ср – удельная теплоёмкость шихты, равна 260,81 Дж/(кг К); λ – удельная теплопроводность шихты, равна 0,121 Вт/(м*К); μ – динамическая вязкость 0,000135 Па*с.

Pr=260,81*0,000135/0,121=0,25

Критерий Нуссельта:

Nu=0.023*13429,74,8*0,250,43*1=22,75.

Коэффициент теплоотдачи:

α=Nu*λ/d, где где - коэффициент теплоотдачи, В/(м К); - критерий Нуссельта; - коэффициент теплопроводности, Вт/(м К); - внутренний диаметр трубы, м.

Коэффициент теплоотдачи окисляемой шихты:

α=22,75*0,121*/0,021=159,24 Вт /м2*К.

Рассчитаем площадь межтрубного пространства:

Sмежтруб=0,785*(D2-n*d2)=0,785*(0,82-465*0,0252)=0,096 м2.

Эквивалентный диаметр находим по формуле:

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.

Критерий Нуссельта:

Nu=0,023*Re0,8*Pr0,43*(Prж/Prcт)0,25=0,023*57121,547*6,420,43=2922,59

Коэффициент теплоотдачи воды:

α=Nu*λ/d=2922,59*0,58/0,35=4843,15 Вт/м*К

Термические сопротивления по справочным данным составляют:

теплопроводность стали =47 Вт/(м К);

толщина стенки =0,002м;

тепловое сопротивление для воды δ/λ=0,0006 м2*К/Вт.

Σδ/λ=0,002/47+0,0006=0,00064 м2*К/Вт.

Коэффициент теплопередачи по формуле:

К=1/(1/αш+Σλ/δ+1/αв)=1/(1/159,24+0,00064+1/4843,15)=140,32 Вт/м2*К.

ΔTcp=95K.

Тогда расчётная поверхность теплообмена по формуле:

F=Q/(K*ΔTcp)=3810792,01/(140,32*95)=179,41 м2.

Δ=(219-179)*100/219=18,26%.

Вывод: выбранный теплообменный аппарат подходит для нормального поддержания технологического режима с запасом поверхности равной 18,26%.

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.