2.2 Расчет изоляции подогревателя

Определить необходимую толщину слоя изоляции кожухотрубчатого подогревателя исходной смеси, внутри которого температура 143˚ С. Изоляционный материал – шнур теплоизоляционный из минеральной ваты. Температура наружной поверхности изоляции не должна быть выше °C . Примем температуру окружающего воздуха t_в=20 °C и определим суммарный коэффициент теплоотдачи в окружающую среду лучеиспусканием и конвекцией по уравнению:

α = 9,74 + 0,07∙Δt = 9,74 + 0,07∙(45-20) = 11,49 Вт/(м² ∙ К).

Удельный тепловой поток:

q = α∙(t_ст-t_в) = 11,49∙(45-20) = 287,25 Вт/м².

Принимая приближенно, что все термическое сопротивление сосредоточено в слое изоляции, можно написать: ,

откуда толщина слоя изоляции ( = 0,158 - коэффициент теплопроводности шнура теплоизоляционного из минеральной ваты):

.

Таким образом, толщина слоя изоляции колонны δ_из = 68 мм .

2.3 Расчет штуцеров подогревателя

Штуцер для ввода насыщенного водяного пара:

V = G/_П ;

_П = 2,37 кг/м³;

V = 0,075/2,37 = 0,032 м³/с;

.

По [7] принимаем штуцер с наружным диаметром 47мм и .

Штуцер для выхода конденсата: ; .

Штуцер для входа исходной смеси:

V = G/ ;

 = 942,4 кг/м³;

V = 1,5/942,4 = 0,0016 м³/с;

.

По [7] принимаем штуцер с наружным диаметром 37мм и .

2.4 Гидравлический расчет подогревателя

В трубах подогревателя движется исходная смесь, в межтрубном пространстве – насыщенный водяной пар.

Определим скорость смеси в трубах:

.

При коэффициент трения:

λ=0,25[lg(0,0002/(3,7·0,016) + (6,81/4351)^0,9)]^-2 = 0,052,

Скорость смеси в штуцерах:

.

Гидравлическое сопротивление трубного пространства:

3 Выбор вспомогательного оборудования

3.1 Расчет дефлегматора

Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого конденсатора смеси паров органической жидкости и паров воды (дефлегматора) для конденсации D = 0,27 кгс паров. Температура конденсации 70°С. Тепло конденсации отводить водой с начальной температурой t_2н= 15 °С; °С.

Расход теплоты, отдаваемый охлаждающей воде в дефлегматоре-конденсаторе .

Температурная схема:

70°С - 70°С

15°С - 35°С

Среднелогарифмическая разность температур:

.

Примем по табл. II.1[1] К=700 Втм²·К. Тогда значение требуемой поверхности составит:

.

По табл. II.4[1] принимаем конденсатор с диаметром кожуха ; ; п=257; z=1; ; l=4,0м.

3.2 Расчет кипятильника

Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого испарителя ректификационной колонны. При небольшом избыточном давлении и температуре t₂= 79,7°С жидкость кипит. В качестве теплоносителя использовать насыщенный водяной пар давлением 0.4 Мпа.

Температура конденсации насыщенного водяного пара t₁=143°С.

Расход теплоты, получаемой в кубе-испарителе от греющего пара .

Температурная схема:

143°С - 143°С

79,7°С - 79,7°С

Средняя разность температур:

.

Примем по табл. II.1[1] К=250 Втм²·К. Тогда значение требуемой поверхности составит:

.

По табл. II.4[1] принимаем испаритель с диаметром кожуха ; ; п=638; z=4; ; l=4,0м.