
- •7. Технологический расчет установки
- •7.1 Расчет поверхности теплопередачи выпарного аппарата
- •8. Расчет и выбор вспомогательного оборудования
- •8.1. Определение толщины тепловой изоляции
- •8.2. Расчет барометрического конденсатора
- •8.3. Расчет производительности вакуум-насоса
- •8.4. Расчет емкостей для исходного и упаренного растворов
- •8.5. Расчет насоса
- •8.6. Расчет подогревателя
- •9. Расчет аппаратов на прочность
- •9.1. Расчет диаметров трубопроводов
- •9.2. Выбор штуцеров
- •9.3. Расчет толщины обечаек
- •9.4. Расчет толщины днища
8.6. Расчет подогревателя
Средняя температура раствора:
t2 = 0,5×(20+146,06) = 83,030С.
Физико-химические характеристики раствора NaОН (при 83,030С) [11]
Таблица 16
ρ, кг/м3 |
µ2, Па*с |
λ, Вт/м×К |
С2, Дж/кг×К |
1368 |
0,81×10-3 |
0,732 |
3527 |
159,6 – 159,6
20 – 146,06
∆tб =139,60С; ∆tм =13,540С
(67)
0С
Тепловая нагрузка аппарата:
Q = G2×C2×(t2к – t2н), (68)
где
G2 – расход раствора, кг/с;
t2к , t2н – температура раствора конечная и начальная соответственно, 0С;
C2 – теплоемкость раствора, Дж/кг×К [11].;
Q = 13,89×3527×(146,06-20)=6175683,2 Вт
Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса:
G1 = Q/ rгрп, (69)
где
r
= 2138×103 Дж/кг - удельная
теплота конденсации водяного пара
[5].
кг/с
Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена.
Выбраем значение коэффициента теплопередачи Кmin = 300 Вт/м2К.
(70)
м2
Ориентировочно по ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15122-79 выбираем теплообменник [1]:
Таблица 17
Поверхность теплообмена м2 |
Диаметр кожуха, мм |
Диаметр труб, мм |
Длина труб, м |
Число ходов |
Площадь сечения одного хода по трубам, м2 |
393 |
1000 |
20х2 |
6 |
6 |
0,034 |
Скорость
раствора:
ω2 = Gн/ ρ 2×Sсеч , (71)
ω 2 =
м/с
(72)
Режим течения турбулентный [5].
Воспользуемся номограммой, полагая
.
Значение критерия Pr для воды: Pr=1,85.
По номограмме находим Nu=22,3 [5].
,
(73)
где
Вт/м×К – коэффициент теплопроводности
воды [5].
Вт /м2×К
Коэффициент теплоотдачи для раствора:
,
(74)
Вт /м2×К
Примем тепловую проводимость загрязнений со стороны греющего пара
1/rзагр.1 ~ 5800 Вт/м2×К, со стороны раствора 1/rзагр.2 ~ 5800 Вт/м2×К [5]
Коэффициент теплопроводности стали λст = 46,5 Вт/м×К
Вт/м2×К
Коэффициент теплопередачи:
(75)
Расчетная площадь поверхности теплообмена:
(76)
м2
По ГОСТ 15118-79, ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15122-79 выбираем кожухотрубчатый теплообменный аппарат [1]:
Таблица 18
Поверхность теплообмена м2 |
Диаметр кожуха, мм |
Диаметр труб, мм |
Длина труб, м |
Число ходов |
Площадь сечения одного хода по трубам, м2 |
214 |
1000 |
20х2 |
3 |
2 |
0,114 |
Кожухотрубчатые теплообменники достаточно просты в изготовлении, отличаются возможностью развивать большую поверхность теплообмена в одном аппарате, надежны в работе.
В химической технологии нагревание используют в основном для ускорения массообменных и химических процессов [6].