
- •Расчет рекуперативных теплообменников
- •1. Конструкции теплообменных аппаратов
- •1.1. Рекуперативные теплообменники
- •1.1.1. Кожухотрубчатые теплообменники
- •1.1.2. Теплообменники типа «труба в трубе»
- •1.1.3. Пластинчатые теплообменники
- •1.1.4. Спиральные теплообменники
- •1.1.5. Аппараты воздушного охлаждения
- •1.2. Смесительные теплообменные аппараты
- •1.3. Регенеративные теплообменники
- •2. Нагревание, охлаждение, конденсация
- •2.1. Нагревающие агенты и способы нагревания
- •2.1.1. Нагревание водяным паром
- •2.1.2. Нагревание горячей водой
- •2.1.3.Нагревание топочными газами
- •2.1.4. Нагревание высокотемпературными теплоносителями
- •2.1.5. Нагревание электрическим током
- •2.2. Охлаждение до обычных температур
- •2.3. Конденсация
- •3. Теплопередача. Основное уравнение теплопередачи
- •4. Тепловой баланс теплообменников
- •5. Средняя разность температур
- •6. Расчет коэффициентов теплоотдачи
- •6.1. Теплоотдача при свободном движении теплоносителя без изменения агрегатного состояния
- •6.2. Конвективная теплоотдача при вынужденном движении теплоносителя без изменения агрегатного состояния
- •6.2.1. Теплоотдача при движении жидкостей (газов) в трубах
- •6.2.2. Теплопередача при поперечном обтекании пучка гладких труб
- •6.3. Теплоотдача при конденсации насыщенного пара
- •6.4. Теплоотдача при кипении
- •7. Порядок расчета теплообменников
- •8. Примеры расчета теплообменников
- •8.1. Расчеты кожухотрубчатых теплообменников
- •8.1.1. Пример расчета подогревателя
- •8.1.2. Пример расчета конденсатора
- •8.1.3. Пример расчета кипятильника
- •8.2. Пример расчета пластинчатого подогревателя
- •9. Задания на расчет теплообменников
- •Список использованных источников
- •Приложение а
- •Технические характеристики теплообменных аппаратов
9. Задания на расчет теплообменников
Задание № 1
Подобрать
кожухотрубчатый теплообменник для
нагревания среды А при атмосферном
давлении от температуры
до
.
Греющая среда – насыщенный водяной пар
с давлением Рат.
Потери теплоты в окружающую среду примем
в размере 5 % от полезной теплоты.
№ вар. |
Теплоноситель А |
Давление греющего пара, кПа |
|||
Вид среды |
Расход, кг/ч |
Температура среды, º С |
|||
на входе |
на входе |
||||
1-1 |
вода |
10000 |
20 |
90 |
300 |
1-2 |
ацетон |
10000 |
20 |
t кип |
300 |
1-3 |
бензол |
20000 |
20 |
80 |
300 |
1-4 |
ксилол |
15000 |
20 |
90 |
300 |
1-5 |
толуол |
20000 |
20 |
100 |
300 |
1-6 |
изопропиловый спирт |
15000 |
20 |
t кип |
300 |
1-7 |
бутиловый спирт |
10000 |
20 |
t кип |
300 |
1-8 |
этиловый спирт |
25000 |
20 |
75 |
300 |
1-9 |
метиловый спирт |
25000 |
20 |
t кип |
300 |
1-10 |
Водный р-р этилового спирта с мас. долей 80 % |
35000 |
20 |
80 |
300 |
1-11 |
Водный р-р этилового спирта с мас. долей 60 % |
25000 |
20 |
80 |
300 |
1-12 |
Водный р-р этилового спирта с мас. долей 40 % |
45000 |
20 |
80 |
300 |
1-13 |
Водный р-р этилового спирта с мас. долей 20 % |
40000 |
20 |
80 |
300 |
1-14 |
Водный р-р метилового спирта с мас. долей 80 % |
10000 |
20 |
t кип |
300 |
1-15 |
Водный р-р метилового спирта с мас. долей 60 % |
15000 |
20 |
t кип |
300 |
1-16 |
Водный р-р метилового спирта с мас. долей 40 % |
40000 |
20 |
t кип |
300 |
1-17 |
Водный р-р метилового спирта с мас. долей 20 % |
20000 |
20 |
t кип |
300 |
1-18 |
Бензол : толуол 80 % : 20 %* |
30000 |
20 |
80 |
300 |
1-19 |
Бензол : толуол 50 % : 50 %* |
15000 |
20 |
80 |
300 |
1-20 |
Бензол : толуол 40 %: 60 %* |
10000 |
20 |
80 |
300 |
1-21 |
Бензол : толуол 20 %: 80 %* |
15000 |
20 |
90 |
300 |
1-22 |
метиловый спирт : этиловый спирт 80 % : 20 %* |
10000 |
20 |
t кип |
300 |
1-23 |
метиловый спирт : этиловый спирт 60 % : 40 %* |
12000 |
20 |
t кип |
300 |
1-24 |
метиловый спирт : этиловый спирт 40 % : 60 %* |
30000 |
20 |
t кип |
300 |
1-25 |
метиловый спирт : этиловый спирт 20 % : 80 %* |
20000 |
20 |
t кип |
300 |
* В процентах дано соотношение массовых долей |
Задача № 2
Подобрать
кожухотрубчатый теплообменник для
конденсации насыщенного пара среды А
с массовым расходом
GА
при давлении РА.
Охлаждающая среда – промышленная вода
среднего качества начальной температуры
и конечной
.
Потери теплоты в окружающую среду
принять в размере 5 % от тепловой нагрузки.
№ вар. |
Конденсирующаяся среда А |
Температура охлаждающей среды, º С |
|||
Вид среды |
Расход, кг/ч |
Давление РА, кПа |
|||
на входе |
на выходе |
||||
2-1 |
ацетон |
3000 |
100 |
20 |
40 |
2-2 |
бензол |
3500 |
100 |
25 |
45 |
2-3 |
ксилол |
3000 |
100 |
20 |
40 |
2-4 |
толуол |
4000 |
100 |
30 |
50 |
2-5 |
изопропиловый спирт |
3000 |
100 |
20 |
40 |
2-6 |
бутиловый спирт |
4000 |
100 |
25 |
45 |
2-7 |
этиловый спирт |
3000 |
100 |
30 |
50 |
2-8 |
метиловый спирт |
2000 |
100 |
30 |
50 |
2-9 |
Водный р-р этилового спирта с мас. долей 80 % |
3000 |
100 |
30 |
50 |
2-10 |
Водный р-р этилового спирта с мас. долей 60 % |
2500 |
100 |
30 |
50 |
2-11 |
Водный р-р этилового спирта с мас. долей 40 % |
2000 |
100 |
25 |
45 |
2-12 |
Водный р-р этилового спирта с мас. долей 20 % |
1500 |
100 |
20 |
40 |
2-13 |
метиловый спирт : этиловый спирт 80 % : 20 % |
3000 |
100 |
25 |
45 |
2-14 |
метиловый спирт : этиловый спирт 60 % : 40 % |
3500 |
100 |
30 |
50 |
2-15 |
метиловый спирт : этиловый спирт 40 % : 60 % |
3000 |
100 |
25 |
45 |
2-16 |
метиловый спирт : этиловый спирт 20 % : 80 % |
2500 |
100 |
30 |
50 |
2-17 |
бензол : толуол 80 % : 20 % |
5000 |
100 |
30 |
50 |
2-18 |
Бензол : толуол 60 % : 40 % |
3500 |
100 |
25 |
45 |
2-19 |
бензол : толуол 40 % : 60 % |
7500 |
100 |
20 |
40 |
2-20 |
Бензол : толуол 20 % : 80 % |
4500 |
100 |
25 |
45 |
2-21 |
Водный р-р метилового спирта с мас. долей 80 % |
3000 |
100 |
25 |
45 |
2-22 |
Водный р-р метилового спирта с мас. долей 60 % |
2500 |
100 |
25 |
45 |
2-23 |
Водный р-р метилового спирта с мас. долей 40 % |
2000 |
100 |
25 |
45 |
2-24 |
Водный р-р метилового спирта с мас. долей 20 % |
3500 |
100 |
25 |
45 |
2-25 |
гексан |
1500 |
100 |
20 |
40 |
Примечание – Соотношение компонентов в смесях дано в массовых долях |
Задача № 3
Подобрать кожухотрубчатый теплообменник для испарения среды А с массовым расходом GА при давлении РА и температуре кипения. Греющая среда – насыщенный водяной пар при давлении Рнас. Потери теплоты в окружающую среду принять в размере 5 % от расходуемой на испарение.
№ вар. |
Испаряемая среда среда А |
Давление насыщенного водяного пара, Рнас, кПа |
||
Вид среды |
Расход, кг/час |
Давление РА, кПа |
||
3-1 |
Водный раствор этилового спирта с массовой долей 5 %, |
3000 |
100 |
300 |
3-2 |
Водный раствор этилового спирта с массовой долей 10 %, |
4000 |
100 |
300 |
3-3 |
Водный раствор метилового спирта с массовой долей 5 % |
3500 |
100 |
300 |
3-4 |
метиловый спирт |
3000 |
100 |
300 |
3-5 |
этиловый спирт |
4000 |
100 |
300 |
3-6 |
бензол |
4000 |
100 |
300 |
3-7 |
толуол |
3000 |
100 |
300 |
3-8 |
ксилол |
3000 |
100 |
300 |
3-9 |
бензол : толуол 80 % : 20 % |
2500 |
100 |
300 |
3-10 |
бензол : толуол 60 % : 40 % |
3000 |
100 |
300 |
3-11 |
бензол : толуол 40 % : 60 % |
4000 |
100 |
300 |
3-12 |
Бензол : толуол 20 % : 80 % |
3500 |
100 |
300 |
3-13 |
метиловый спирт : этиловый спирт 10 % : 90 % |
1500 |
100 |
300 |
3-14 |
метиловый спирт : этиловый спирт 20 % : 80 % |
2000 |
100 |
300 |
3-15 |
метиловый спирт : этиловый спирт 40 % : 60 % |
2500 |
100 |
300 |
3-16 |
метиловый спирт : этиловый спирт 60 % : 40 % |
3000 |
100 |
300 |
3-17 |
метиловый спирт : этиловый спирт 80 % : 20 % |
3500 |
100 |
300 |
3-18 |
бутиловый спирт |
3000 |
100 |
600 |
3-19 |
изопропиловый спирт |
4000 |
100 |
600 |
3-20 |
Водный раствор метилового спирта с массовой долей 20 % |
3000 |
100 |
600 |
3-21 |
Водный раствор метилового спирта с массовой долей 40 % |
2500 |
100 |
600 |
3-22 |
Водный раствор метилового спирта с массовой долей 60 % |
3500 |
100 |
600 |
3-23 |
Водный раствор метилового спирта с массовой долей 80 % |
4000 |
100 |
600 |
3-24 |
Водный раствор этилового спирта с массовой долей 20 % |
3500 |
100 |
600 |
3-25 |
Водный раствор этилового спирта с массовой долей 40 % |
4000 |
100 |
600 |
Примечание – Соотношение компонентов в смесях дано в массовых долях |
Задача № 4
Подобрать
пластинчатый теплообменник для нагревания
жидкости А с массовым расходом GА
от начальной температуры
до конечной
.
Греющая среда – теплоноситель В, с
массовым расходом
GВ,
температура которого понижается от
до
.
Потери теплоты в окружающую среду
принять в размере 5 % от теплоты, расходуемой
на нагревание жидкости А.
№ вар |
Теплоноситель А |
Теплоноситель В |
|||||
Вид среды |
Расход, кг/час |
Температура среды, º С |
Вид среды |
Температура среды, º С |
|||
на входе |
на выходе |
на входе |
на выходе |
||||
4-1 |
этиловый спирт |
40000 |
20 |
50 |
вода |
80 |
35 |
4-2 |
ксилол |
30000 |
20 |
50 |
вода |
80 |
35 |
4-3 |
бутиловый спирт |
20000 |
20 |
50 |
вода |
80 |
35 |
4-4 |
бензол |
50000 |
20 |
50 |
вода |
80 |
35 |
4-5 |
толуол |
60000 |
20 |
50 |
вода |
80 |
35 |
4-6 |
Водный р-р KNO3 с мас. долей 10 % |
30000 |
25 |
60 |
вода |
80 |
35 |
4-7 |
Водный р-р NaCl с мас. долей 10 % |
30000 |
25 |
60 |
вода |
80 |
35 |
4-8 |
Водный р-р K2SO4 с мас. долей 10 % |
40000 |
25 |
60 |
вода |
80 |
35 |
4-9 |
бензол : толуол 20 % : 80 % |
50000 |
25 |
60 |
вода |
90 |
40 |
4-10 |
бензол : толуол 40 % : 60 % |
60000 |
30 |
70 |
вода |
90 |
40 |
4-11 |
бензол : толуол 60 % : 40 % |
40000 |
30 |
70 |
вода |
90 |
40 |
4-12 |
бензол : толуол 80 % : 20 % |
50000 |
30 |
70 |
вода |
90 |
40 |
4-13 |
Водный раствор этилового спирта с массовой долей 20 % |
30000 |
30 |
70 |
этиловый спирт |
70 |
50 |
4-14 |
Водный раствор этилового спирта с массовой долей 40 % |
50000 |
30 |
70 |
этиловый спирт |
70 |
50 |
4-15 |
Водный раствор этилового спирта с массовой долей 60 % |
60000 |
35 |
65 |
этиловый спирт |
70 |
50 |
4-16 |
Водный раствор этилового спирта с массовой долей 80 % |
70000 |
35 |
65 |
этиловый спирт |
70 |
50 |
4-17 |
Водный р-р CuSO4 с мас. долей 20 % |
50000 |
35 |
65 |
вода |
90 |
40 |
4-18 |
Водный р-р CaCl2 с мас. долей 20 % |
60000 |
35 |
65 |
вода |
90 |
40 |
4-19 |
Водный р-р MgСl2 с масс. долей 20 % |
50000 |
20 |
60 |
вода |
90 |
40 |
4-20 |
Водный раствор метилового спирта с мас. долей 20 % |
60000 |
20 |
60 |
вода |
90 |
40 |
№ вар |
Теплоноситель А |
Теплоноситель В |
|||||
Вид среды |
Расход, кг/час |
Температура среды, º С |
Вид среды |
Температура среды, º С |
|||
на входе |
на выходе |
на входе |
на выходе |
||||
4-21 |
Водный раствор метилового спирта с мас. долей метиловый спирт 40 % |
60000 |
20 |
60 |
вода |
80 |
35 |
4-22 |
Водный раствор метилового спирта с мас. долей метиловый спирт 60 % |
50000 |
20 |
60 |
вода |
80 |
35 |
4-23 |
Водный раствор метилового спирта с мас. долей 80 % |
60000 |
20 |
60 |
вода |
80 |
35 |
4-24 |
Водный р-р NaNO3 с мас. долей 10 % |
60000 |
25 |
65 |
вода |
80 |
35 |
4-25 |
Водный р-р KOH с мас. долей 20 % |
50000 |
25 |
65 |
вода |
80 |
35 |
Примечание – Соотношение компонентов в смесях дано в массовых долях |