5.6. Определение тепловой нагрузки и расхода пара

Тепловую нагрузку определим из уравнения:

,

где G_c – массовый расход сырья, кг/с;

Вт.

Требуемый теоретический расход пара найдём по уравнению:

;

.

Фактический расход пара увеличим на 8%:

5.7. Приближённая оценка коэффициента теплопередачи и ориентировочной поверхности теплообмена

Для данного вида теплообмена (теплопередача от пара к жидкости) принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи , при котором ориентировочная площадь поверхности теплообмена составит:

;

.

Найдём число труб по формуле:

;

шт.

Теперь по значениям ориентировочной поверхности теплопередачи , диаметру труб трубного пучка мм и найденному числу труб n=206 шт. выбираем нормализованный аппарат со следующими характеристиками:

поверхность теплопередачи: м²;

диаметр кожуха внутренний: D=600 мм;

общее число труб: n=240 шт;

длина труб: L=4,0 м;

площадь трубного пространства: м²;

площадь межтрубного пространства (вырез перегородки): м²;

число ходов: z=2.

5.8. Определение коэффициента теплопередачи для нагреваемого сырья

Определим объёмный расход сырья:

;

.

Определим среднюю скорость движения сырья в трубах пучка:

;

.

Критерий Рейнольдса для трубного пространства:

,

где d_вн – внутренний диаметр труб, м;

.

Режим движения - турбулентный.

Критерий Прандтля:

;

.

Критерий Нуссельта:

,

где - критерий Прандтля для сырья при температуре стенки трубы со стороны сырья;

Предварительно принимаем , тогда:

.

Таким образом, коэффициент теплоотдачи сырья:

;

.

5.9. Определение коэффициента теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к трубам трубного пучка

Коэффициент теплоотдачи для вертикального аппарата:

;

.

Коэффициент теплоотдачи для горизонтального аппарата:

,

где - поправочный коэффициент;

.

5.10. Определение коэффициента теплопередачи

Считаем, что аппарат будет изготовлен из обычной углеродистой стали, имеющей коэффициент теплопроводности λ_ст = 46,5 Вт/(м·К). Учтём также появление в процессе эксплуатации аппарата загрязнений как со стороны конденсирующегося пара , так и со стороны нагреваемого сырья .

Тогда коэффициент теплопередачи при вертикальной установке аппарата будет равен:

При горизонтальной установке подогревателя коэффициент теплопередачи примет значение:

Сравнение полученных значений коэффициента теплопередачи показывает, что в данном конкретном случае расположение аппарата – горизонтальное или вертикальное – не влияет на эффективность его работы, поэтому можно принять к установке вертикальный аппарат, который на технологической площадке будет занимать меньше места.

5.11. Определение расчётной площади поверхности теплопередачи и запаса площади

Расчётную поверхность теплопередачи определим по формуле:



.

Определим, каким запасом поверхности теплообмена обладает выбранный теплообменник:

;

.

5.12. Определение диаметра штуцеров

Штуцер для ввода насыщенного водяного пара (А). Принимаем скорость движения пара в штуцере м/с. Тогда

;

м.

Принимаем штуцер диаметром мм и длиной вылета мм.

Штуцер для вывода конденсата (Б). Конденсат выводится самотёком, допустимую скорость принимаем равной м/с. Тогда

;

м.

Принимаем штуцер диаметром мм и длиной вылета мм.

Штуцера для ввода (В) и вывода (Г) сырья будут иметь одинаковые диаметры. Принимаем скорость потока в них 1,6 м/с. Тогда

;

м.

Принимаем штуцер диаметром мм и длиной вылета мм.

Уточним значение скорости:

м/с.

Получили результат, практически не отличающийся от принятого.