Расчёт кожухотрубчатого испарителя

Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого испарителя ректификационной колонны с получением G₂= W= 1.425 кг  с паров водного раствора органической жидкости. Кипящая при небольшом избыточном давлении и температуре t₂= 78°С жидкость имеет следующие физико-химические характеристики: ₂=737 кг/м³; ₂=0.000448 Пас; ₂=17.510^-3 нм; с₂=3218 Дж/кгК; ₂=0.169 Вт/м К; r₂= 846240 Джкг. Плотность при атмосферном давлении _по=1.6984 кг/м³, плотность паров над кипящей жидкостью _п=1.6984 кг/м³.

В качестве теплоносителя использовать насыщенный водяной пар давлением 0.4 Мпа.

Удельная теплота конденсации r₁=2141000 Джкг, температура конденсации t₁=142.9°С.

Физико-химические характеристики конденсации при этой температуре:

₁=926 кг / м³ ; ₁ = 0.000196 Пас ; ₁= 0.685 Вт / мК

Тепловая нагрузка аппарата:

Вт

Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:

кг/с

Средняя разность температур:

t_ср= t₁ - t₂= 1429 - 78 = 64.9°С.

В соответствии с табличным значением примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи K_ор=1400 Вт/м²К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:

В соответствии с табличной поверхностью, близкую к ориентировочной, может иметь теплообменник с высотой труб l=2 м, D_кожуха=400 мм, d_труб=252 мм, общим числом труб = 100, числом ходов =2.

Требуемая поверхность составит F = 13.5 м²

В выбранном теплообменнике запас поверхности:

Расчёт холодильника кубовой жидкости (кожухотрубчатого теплообменника).

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя растворами. Горячий раствор в количестве

G₂= W= 0.7193 кг  с охлаждается от t_2н= 78°С до t_2к=25°С . Начальная температура воды равна t_2н= 20 ⁰С. Горячая жидкость при средней температуре t₁=51.5°С имеет следующие физико-химические характеристики: ₁=766.5 кг/м³; ₁=0.178 Вт/мК; ₁=0.000746 Пас; с₁=2927 Дж/кгК. Холодная жидкость температуре t₂=30 °С имеет следующие физико-химические характеристики: ₂=986 кг/м³; ₂=0.662 Вт/мК; ₂=0.000804 Пас; с₂=4190 Дж/кгК.

Тепловая нагрузка аппарата:

Q= G₁с₁(t_1н- t_1к)=0.71932927(78 - 25)=111586 Вт.

Расход охлаждающей воды:

кг/с

Определение средне-логарифмической разности температур:

.

Ориентировочный выбор теплообменника:

Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи K_ор=800 Вт/м²К. Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности теплообмена составит:

Поправку для средне-логалифмической разности температур определим по уравнению:

Подбираем теплообменник:

L_труб=4 м, d_труб=252 мм, D_кожуха=400 мм, F =31 м², число труб= 100, число ходов=2

Требуемая поверхность составит F = 28.43м².

В выбранном теплообменнике запас поверхности: