Исходные данные

Выполнить расчёт спирального теплообменника для конденсации 1000 кг/ч бензола с начальной температурой 100 С.

Расчёт спирального теплообменника.

Определение тепловой нагрузки аппарата

кг/с

Температура конденсации бензола составляет 80˚С.

t1-начальная температура.

Дж/кг*К Дж/кг

Рассматриваемый процесс состоит из двух этапов:

1) Охлаждение бензола:

2) Конденсация бензола:

Общая тепловая нагрузка процесса (расход тепла, передаваемый от бензола к воде) будет выражаться: Вт

Определение расхода охлаждающей воды

теплоемкость воды - Дж/кг*К

t3-начальная температура воды.

t4 –конечная температура воды.

кг/с

Средняя разность температур

- наибольшая разность температур

- наименьшая разность температур

С

С

Эквивалентный диаметр спирального теплообменника определяем по формуле .Приняв ширину канала равной = 0,02 получаем значение эквивалентного диаметра d=0,04

Задавшись скоростью движения раствора ω= 0,015м/с , находим площадь сечения канала теплообменника

кг/м3

м2

Откуда эффективная высота теплообменника(эффективная ширина ленты)

.Принимаем ширину ленты b=0,3 м ,тогда площадь поперечного сечения канала f=0,012 м2. Действительная скорость движения бензола по каналу теплообменника

м/с

Плотность воды- кг/м3

м/с

Определяем критерий Рейнольдса для бензола

коэффициент кинематической вязкости -

Приняв диаметр спирали теплообменника Dc=1 м, по формуле находим критическое значение Re

Определяем коэффициент теплоотдачи от бензола к стенке

Коэффициент теплопроводности бензола Вт/м2*К

Откуда Вт/м2*К

Определяем значение Re для воды

Коэффициент кинематической вязкости - м2/с

м/с

Определяем коэффициент теплоотдачи от воды к стенке

коэффициент теплопроводности воды - Вт/м2*К

Огткуда Вт/м2*К

Задаваясь толщиной стенки спирального теплообменника м и материалом стенки из стали с коэффициентом теплопроводности Вт/м*К, находим значение коэффициента теплопередачи

Вт/м2*К

Находим поверхность теплообмена спирального теплообменника

м2

Длина листов спирали определяется из соотношения

м (эффективная ширина ленты)

м2

Определяем число витков спирали, необходимое для получения эффективной длины

м

м

м

Определяем наружный диаметр спирали теплообменника с учетом толщины листа

м

Зная наружный диаметр спирали, находим критическое значение Re

Таким образом, для бензола Re1=38250 > Rekp(13650); для воды Re2=71550 > Rekp(24300)

Определим потерю напора теплоносителями при прохождении через каналы спирального теплообменника

Па

Для охлаждающей воды потеря напора

Па