4.1.3. Расчёт кипятильника

В кипятильнике (ребойлере) ректификационной установки происходит испарение кубового остатка ректификационной колонны. Образующаяся паровая смесь возвращается в нижнюю часть колонны, обеспечивая встречный паровой поток для стекающей сверху колонны жидкости.

Испарение кубового остатка происходит за счёт конденсации насыщенного водяного пара в межтрубном пространстве кипятильника.

В дальнейших расчётах все характеристики холодного теплоносителя обозначаются индексом «2», характеристики горячего теплоносителя – индексом «1».

Физико-химические свойства теплоносителей, рассчитанные с учётом температуры, давления и(или) долей компонентов в смеси [2;3], представлены ниже:

Горячий теплоноситель:	Холодный теплоноситель:
Насыщенный водяной пар	Смесь «бензол-уксусная к-та» куба

Обозначения:

– соответственно начальная и конечная температуры теплоносителей;

– плотность потока теплоносителя;

– теплота парообразования (конденсации) теплоносителя;

– коэффициент динамической вязкости потока теплоносителя;

– коэффициент теплопроводности потока теплоносителя;

– теплоёмкость теплоносителя.

Расход греющего пара определяется из соответствующих уравнений теплового баланса для всего теплообменника в целом, для горячего и холодного теплоносителей (см. разд. 4.1.1).

Тепловая нагрузка данного ТО определяется из соотношения:

где:

где: – энтальпия смеси при соответствующих температуре и составе.

= 83,8 ºС

= 101 ºС

=117 ºС

По таблице 2.1 [1, с.47] для теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к кипящей жидкости ориентировочное значение принимается равным: .

Средняя движущая сила теплообмена при противотоке теплоносителей:

Тогда, по формуле 4.1 ориентировочное значение поверхности теплообмена составляет:

По ГОСТ 15119-79 и ГОСТ 15121-79 выбираем одноходовой кожухотрубный испаритель со следующими характеристиками:

- диаметр кожуха: D = 1200 мм

- диаметр труб: d = 25 2 мм

- общее число труб: N = 1083

- длина труб: H = 4,0 м

-число ходов: 1

- поверхность теплообмена: F = 340 м².

Для горячего теплоносителя:

Коэффициент теплопередачи от пара, конденсирующегося на наружной поверхности:

Коэффициент теплопередачи к кипящей в трубах жидкости:

,

Из основного уравнения теплопередачи и уравнения для коэффициента теплопередачи следует уравнение:

Ориентировочное значение удельной тепловой нагрузки рассчитаем по формуле:

Коэффициент А определим по формуле:

Коэффициент В вычислим по формуле:

Сумма термических сопротивлений стенок и их загрязнений

Уравнение относительно неизвестного удельного теплового потока:

Примем значение . Тогда получим значение :

Значение рассчитаем по формуле:

Тогда поверхность теплообмена вычислим по формуле:

Решение итерационного уравнения на компьютере дало следующий результат:

Запас поверхности удовлетворяет требованию технического задания ( ). Конструкция данного теплообменного аппарата принимается.