3.4. Определение средней движущей силы процесса

64.7

49.7

В межтрубном пространстве находится насыщенный пар метанола, в трубном пространстве - оборотная вода.

3.4.1. Определим температуру воды из теплового баланса tx, при которой происходит смена фаз метанола:

Количество тепла на конденсацию метанола: Q₁₁=G₁*r.

Такое же тепло, расходованное на нагрев воды: Q₂₂=G₂*c₂*(t^к_в – t_x), где t^к_в = 50 ^оC.

Количество тепла на охлаждение метанола:

Поскольку Q₂₂=Q₁₁, находим температуру из теплового баланса t_x:

3.4.2 Определим среднюю движущую силу на стадии конденсации:

3 .4.3. Определим среднюю движущую силу на стадии охлаждения:

3.5. Ориентировочное значение поверхности теплообмена

Подбор коэффициентов теплопередачи и расчет площади теплообменника:

Зададим для расчёта коэффициенты теплопередачи К₁=3500 и К₂=1200 , ([1], стр. 172, таб. 4.8)

Площадь для зоны охлаждения рассчитаем по формуле:

, где

Q_охл =172397,55– тепло, необходимое для охлаждения конденсата, (Дж).

Площадь для зоны конденсации рассчитаем по формуле:

, где

=4684200– тепло, необходимое для конденсации спирта, (Дж).

Суммарная площадь (м²).

3.6. Выбор конструкции аппарата

Выберем теплообменник с нужной площадью

Таблица 1. Параметры теплообменника [2]

ГОСТ 15118-79
Теплообменник
Диаметр кожуха	800 (мм) = 0,8 (м)
Диаметр труб	25х2 (мм) = 0,025 (м)
Диаметр эквивалентный	0,021 (м)
Длина труб	4 (м)
Поверхность теплообмена	139 (м)
Число труб	442
Число ходов	2

Определим коэффициент теплоотдачи оборотной воды

Критерий Рейнольдса:

- количество ходов

- количество труб

- диаметр эквивалентный ( )

- вязкость воды (для 37,5⁰С ) [1] (Стр.556. Рис. V)

Критерий Прандтля:

- теплопроводность воды ( ) [1] (Стр.561. Рис. X)

- теплоемкость воды ( ) [1](Стр.562. Рис. XI)

Критерий Нуссельта:

У капельных жидкостей с возрастанием температуры величина критерия Pr уменьшается ( по рис. XIII). Следовательно, для жидкостей при нагревании 1, а при охлаждении

. На этом основании при проектировании теплообменников в расчете коэффициентов теплоотдачи можно принимать =1, допуская небольшую погрешность в сторону уменьшения коэффициента теплоотдачи, то есть в сторону запаса.

Ищём :

– коэффициент теплоотдачи для воды

– определяющий линейный размер (=dэк), м

Определим коэффициент теплоотдачи метанола для зоны конденсации (межтрубное пространство)

формула для горизонтальной трубы, где:

- коэффициент (при )

– длина трубок, (м)

– число трубок

– расход пара (кг/с)

– теплопроводность метанола ( ), при t=64.7 ⁰С [1] ( Стр.561. Рис. X)

– вязкость метанола ( ), при t=64.7 ⁰С [1] (Стр.556. Рис. V)

- плотность метанола ( = 751 (кг/м3)), при t=64.7 ⁰С [1]