Mathcad - ситчатая изопропанол-вода
.pdfAfор |
= |
Qпод |
= |
1717436.592 |
= 31.964 |
||
Kfор× |
Tпод |
700×76.75797578040752 |
|||||
|
|
|
|
||||
По ГОСТ 15518-83 выбираем пластинчатый подогреватель: Поверхность одной пластины(м2):
fпл = 0.6
Число пластин:
Nпл = 86
Поверхность теплообмена(м2):
Fт.о = 50
Эквивалентный диаметр канала(м):
dк.э = 0.0083
Поперечное сечение канала(м2):
Sкан = 0.00245
Приведённая длина канала(м):
Lприв.кан = 1.01
Плотность ихсодной смеси(кг/м3):
ρfЛК.ср.т = 721 ρfТК.ср.т = 972
(ρfср.т = Xfмасс×ρfЛК.ср.т + (1 - Xfмасс)×ρfТК.ср.т = 0.28×721 + (1 - 0.28)×972 = 901.72 )
Динамическая вязкость исходнйо смеси(Па*сек):
μfЛК.ср.т = 200×10− 6
μfТК.ср.т = 355×10− 6
μfср.т = μfЛК.ср.т×Xf + (1 - Xf)×μfТК.ср.т = 200×10− 6×0.104 + (1 - 0.104)×355×10− 6 = 3.388 ´ 10− 4
Коэффициент теплопроводности исходной смеси(Вт/м*К):
λfЛК.ср.т = 0.156 λfТК.ср.т = 0.68
λfср.т = λfЛК.ср.т×Xf + (1 - Xf)×λfТК.ср.т = 0.156×0.104 + (1 - 0.104)×0.68 = 0.625
Теплоёмкость пара(Дж/кг*К)
Cpпара = 4268.5
Динамическая вязкость пара(Па*сек):
μпара = 208.9×10− 6
Теплопроводность греющего пара(Дж/кг):
λпара = 0.6833
Скорость, исходной смеси(м/с):
z := 2
wf2 = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7.33 |
|
|
|
|
|
|
|
= 0.077 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
ρf × |
|
|
|
пл ×S |
|
|
|
901.72× |
|
|
|
|
×2.45 ´ |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
ср.т |
|
|
|
z |
|
|
|
|
|
|
кан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Ref |
= wf2×dк.э× |
ρfср.т |
|
= 0.077×8.3 ´ |
10− |
3× |
|
|
901.72 |
|
|
= 1.704 ´ 103 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
μfср.т |
|
|
3.388 ´ 10− 4 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
μfср.т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
3.388 ´ 10− 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Prf |
= Cpfср.т× |
|
|
|
|
|
|
|
= 3.684 ´ |
10 |
|
× |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1.996 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
λf |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.625 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср.т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициент теплоотдачи к исходной смеси(Вт/м2*К): |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
λf |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.625 |
|
|
×0.1×(1.704 ´ 103) |
0.73 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
α2 |
|
= |
|
ср.т |
×0.1×Ref 0.73×Prf0.43 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
×1.9960.43 = 2.318 ´ 103 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
d |
к.э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.3 ´ 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Критерий Рейнольдса для греющего пара: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Re |
|
|
|
= Gf |
|
|
|
|
|
|
|
× |
|
Lприв.кан |
= 0.791× |
|
1.01 |
|
= 0.016 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
пара |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
пара |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fт.о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Критерий Прандтля для греющего пара: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Pr |
|
|
|
|
|
= Cp |
|
|
|
|
|
|
|
× |
|
μпара |
= 4268.5× |
|
208.9×10− 6 |
= 1.305 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
пара |
|
|
|
пара |
|
|
λ |
пара |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.6833 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
пара(Вт/м2*к): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
λ |
пара |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.73 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.43 |
|
|
|
0.683 |
|
|
0.73 |
0.43 |
|
3 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
α1f |
= |
|
|
|
|
|
|
|
×240×Reпара |
|
×Prпара |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
×240×0.016 |
|
×1.305 |
|
|
= 1.082 ´ |
10 |
||||||||||||||||||||||||||||||
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 3 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
к.э |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.3 ´ 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Сумма термических сопротивлений стенки(м2*К/Вт): |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
− 3 |
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
ΣR = 1× |
10 |
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|
= 4.02 ´ 10− 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
17.5 |
|
|
5800 |
5800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Коэффициент теплопередачи равен(Вт/м2*К): |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kfтеп.пер = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
= 568.853 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
− 4 |
|
|
1 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ ΣR |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 4.02 ´ 10 |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.318 ´ 103 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α2f |
|
|
|
|
|
α1f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.082 ´ 103 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Af = |
|
|
|
|
Qпод |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
1.717 ´ 106 |
|
|
|
= 39.333 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
Kfтеп.пер× |
|
Tпод |
|
568.853×76.758 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
Запас поверхности(%): |
|
||||
|
(Fт.о |
- Af)×100 |
(50 - 39.333)×100 |
|
|
f = |
|
|
= |
|
= 21.334 |
|
|
|
|||
|
|
Fт.о |
50 |
|
|
5. Расчёт и подбор испарителя
Температуры потоков:
td = 80.2
tf = 83.6
tw = 96.8
Теплоёмкости потоков(Дж/кг*К):
CpfЛК = 2370
CpwЛК = 2430
CpdЛК = 2300
CpfТК = 4195
CpdТК = 4187
CpwТК = 4215
Cpf = CpfЛК×Xfмасс + (1 - Xfмасс)×CpfТК = 2370×0.28 + (1 - 0.28)×4195 = 3.684 ´ 103
Cpd = CpdЛК×Xdмасс + (1 - Xdмасс)×CpdТК = 2300×0.85 + (1 - 0.85)×4187 = 2583.05
Cpw = CpwЛК×Xwмасс + (1 - Xwмасс)×CpwТК = 2430×0.02 + (1 - 0.02)×4215 = 4179.3
Теплота конденсации дистиллята(Дж/кг):
rdЛК = 519000 rdТК = 2357000
rd = rdЛК×Xdмасс + (1 - Xdмасс)×rdТК = 519000×0.85 + (1 - 0.85)×2357000 = 7.947 ´ 105
Тепловая нагрузка конденсатора дефлегматора(Вт):
Qд = D×(Ropt + 1)×rd = 2.296×(0.855 + 1)×7.947 ´ 105 = 3.385 ´ 106
Qкип = 1.03× Qд + D×Cpd×td + W×Cpw×tw - F×Cpfср.т×(1 - φ) - F×φ×rfср.т = 6.046 ´ 106
Расход пара(кг/сек):
Qкип 6.046 ´ 106
Gwпара = rпара = 2.171 ´ 106 = 2.785
Средняя движущая сила:
Tw = tпара - tw = 132.9 - 96.8 = 36.1
Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи(Вт/м2*К):
Kwop = 1000
Aw = |
Qкип |
= |
6.046 ´ 106 |
= 167.483 |
|
|
|||
ор |
Tw×Kwop |
36.1×1 ´ 103 |
|
|
|
|
|||
По ГОСТ 15120-79 выбираем 8 кожухотрубных кипятильников: Диаметр труб внутренний(м):
dтр.внутр = 0.021
Диаметр труб внешний(м):
dтр.внеш = 0.025
Число ходов
z = 1
Число труб
Nтр = 1545
Длина труб(м):
Lтр = 4
Поверхность теплообмена(м2):
F
т
.о
= 486
Ориентировочное значение удельной тепловой нагрузки(Вт):
qпов = Qкип = 1.555 ´ 103
8Fт.о
Для более точного определения удельной тепловой нагрузки определим коэффициенты А и В для конденсирующегося пара и кипящей жидкости соответственно
Параметры куба Плотность кубовой жидкости(кг/м3):
ρwЛК = 693 ρwТК = 957
ρw = ρwЛК×Xwмасс + (1 - Xwмасс)×ρwТК = 693×0.02 + (1 - 0.02)×957 = 951.72
Динамическая вязкость кубовой жидкости(Па*сек):
μwТК = 170×10− 6
μwЛК = 282×10− 6
μw = μwЛК×Xw + (1 - Xw)×μwТК = 282×10− 6×6.085 ´ 10− 3 + (1 - 6.085 ´ 10− 3)×170×10− 6 = 1.707 ´ 10− 4
Теплопроводность кубовой жидкости(Вт/м*к):
λwТК = 0.151 λwЛК = 0.683
λw = λwЛК×Xw + (1 - Xw)×λwТК = 0.683×6.085 ´ 10− 3 + (1 - 6.085 ´ 10− 3)×0.151 = 0.154
Поверхностное натяжение кубовой жидкости(Н/м):
σwЛК = 0.0143 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
σwТК = 0.05884 |
|
|
|
= 0.014×6.085 ´ 10− 3 + (1 - 6.085 ´ 10− 3)×0.059 = 0.059 |
|||||||||||
σw = σw |
|
×Xw + (1 - Xw)×σw |
|
||||||||||||
ЛК |
|
|
|
ТК |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
(λпара) = 0.683 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Теплота конденсации кубовой жидкости(Дж/кг): |
|
|
|
||||||||||||
rwЛК = 473000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
rwТК = 2060000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
rw = rw |
×Xw |
|
+ (1 - Xw |
|
)×rw |
= 473000×0.02 + (1 - 0.02)×2060000 = 2.028 ´ 106 |
|||||||||
ЛК |
|
|
масс |
масс ТК |
|
|
|
|
|
||||||
Коэффициент А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
λ |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
пара |
ρ |
2×9.81×r |
|
|
2 |
|
3 |
||||||||
|
|
|
|
пара |
пара |
|
0.6833×932.8 ×9.81×2171000 |
|
5 |
||||||
A = 1.21× |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1.21× |
|
|
= 2.994 ´ 10 |
|||
|
|
|
μпара×Lтр |
|
|
− 6 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
208.9×10 ×4 |
|
|
|
||||
ρп := 5.3
Плотность пара(кг/м3):
Коэффициент В:
|
|
|
1.3 |
×ρw |
0.5 |
|
|
0.06 |
|
780×0.1541.3×951.720.5×1.1840.06 |
|
||||
B = |
780×λw |
|
|
|
×ρyниза |
|
= |
= 0.535 |
|||||||
σw0.5×rw0.6×ρп0.66×Cpw0.3×μw0.3 |
0.0590.5×20282600.6×5.30.66×4179.30.3×00.3 |
||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
− 3 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
||||
ΣRw = 2× |
10 |
|
+ |
|
+ |
= 3.729 ´ 10− 4 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
17.5 |
|
11600 |
5800 |
|
|
|
|
||||||
Определяем удельную нагрузку(Вт/м2):
q1 = 0.2×104
q2 = 0.9×103
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
3 |
|
|
|
0.4 |
|
|
|||||
f1 |
= |
q1 |
|
|
|
+ ΣRw×q1 - |
Tw + |
q1 |
= 3.825 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
q2 |
3 |
|
|
|
|
(q2) |
0.4 |
|||||
f2 |
= |
|
|
|
|
+ ΣRw×q2 - |
Tw + |
|
= -7.33 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|||
q = q2 - |
(q2 - q1) |
×f2 |
= 1.623 ´ 103 |
f2 - f1 |
|
||
|
|
|
Требуемая поверхность теплообмена(м2):
Aкип = |
Qкип |
= |
6.046 |
´ 106 |
= 3.726 ´ 103 |
|
|||
q |
|
3 |
|
||||||
|
|
1.623 |
|
|
|
||||
|
|
|
´ 10 |
|
|
|
|||
Запас поверхности теплообмена(%): |
|||||||||
|
(8Fт.о |
- Aкип)×100 |
(8×486 - 3725.759)×100 |
|
|||||
w = |
|
|
|
|
|
= |
|
|
= 33.383 |
|
|
Fт.о |
|
486 |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||
6. Расчёт дефлегматора
Параметры охлаждающей воды:
tводы.н = 25 tводы.к = 31
Теплоёмкость охлаждающей воды(Дж/кг*К):
Cpводы = 4178.8
Динамическая вязкость охлаждающей воды(Па*сек):
μводы = 833×10− 6
Теплопроводность воды(Вт/м*К):
λводы = 0.6104
Плотность охлаждающей воды(кг/м3):
ρводы = 996.2
Расход воды(кг/сек):
Gв.д. |
= |
Qд |
|
= |
3.385 ´ 106 |
= 135.003 |
|
Cpводы×(tводы.к |
- tводы.н) |
4.179 ´ 103×(31 - 25) |
|||||
|
|
|
|
Средняя движущая сила процесса
T |
= |
(td - tводы.н) - (td - tводы.к) |
= |
||||
|
|
|
|||||
деф |
|
|
( |
td - t |
|
|
|
|
|
|
воды.н) |
|
|
||
|
|
ln |
(td - t |
) |
|
|
|
|
|
|
|
воды.к |
|
|
|
80.2 - 25 - (80.2 |
- 31) |
= 52.142 |
||
80.2 - 25 |
|
|||
|
||||
ln |
|
|
|
|
|
|
|||
80.2 - 31 |
|
|
||
Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи(Вт/м2*К):
Kд.ор = 700
По ГОСТ 15121-79 выбираем кожухотрубный дефлегматор
Внешний диаметр труб(м):
dвнеш = 0.025
Внутренний диаметр труб(м):
dвнутр = 0.021
Число ходов
z = 4
Число труб
N
тр
= 206
Длина труб(м):
L
тр
= 6
Поверхность теплообмена(м2):
F
т
.о
= 97
Критерий Рейнольдса для воды: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
(4×Gв.д.×z) |
|
|
|
4×135.003×4 |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
||||||
Reдеф.воды |
= |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 1.909 ´ 10 |
|
|
|
|
||||
3.14×dвнутр×Nтр×μводы |
|
3.14×0.021×206×833×10− 6 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Критерий Прандтля равен: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Pr |
деф.воды |
= Cp |
|
× |
μводы |
= 4178.8× |
833×10− 6 |
= 5.703 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
воды |
|
λ |
воды |
|
|
|
|
0.6104 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи от поверхности к |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
охлаждающей воде(Вт/м2*К): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
λ |
воды |
|
|
|
|
|
|
0.73 |
|
0.43 |
|
0.61 |
|
0.73 |
|
0.43 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
α2воды = |
|
|
|
×0.023×Reдеф.воды |
|
|
|
×Prдеф.воды |
= |
|
×0.02×190898.42 |
|
×5.7 |
|
= 10121 |
|||||||||
d |
|
|
|
|
|
0.02 |
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
внутр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Плотность дистиллята(кг/м3):
ρdЛК = 745 ρdТК = 983
ρd = ρdЛК×Xdмасс + (1 - Xdмасс)×ρdТК = 745×0.85 + (1 - 0.85)×983 = 780.7
Динамическая вязкость дистиллята(Па*сек):
μdЛК = 228×10− 6
μdТК = 470×10− 6
μd = μdЛК×Xd + (1 - Xd)×μdТК = 228×10− 6×0.63 + (1 - 0.63)×470×10− 6 = 3.176 ´ 10− 4
Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара на трубном пучке(Вт/м2*К):
|
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
ρd |
|
×dвнеш×Nтр |
|
|
780.72×0.025×206 |
3 |
||||
α1паров = |
3.78×0.219× |
|
|
|
|
|
= |
3.78×0.219× |
|
|
|
|
|
= 1.347 ´ 10 |
|
|
|
|
μd×D |
3.176 ´ |
− 4 |
×2.296 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
|
||||
Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений(м2*К/Вт):
|
|
− 3 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ΣRд = 2× |
10 |
|
|
+ |
|
|
+ |
|
= 5.453 ´ 10− 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
17.5 |
11600 |
|
2900 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Коэффициент теплопередачи(Вт/м2*К): |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Kд = |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
= 721.102 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
− 4 |
|
1 |
|
|
1 |
|
|||||||
|
ΣRд + |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
5.453 ´ 10 |
|
+ |
|
+ |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
α2воды |
α1паров |
|
|
|
|
|
|
1.012 ´ 104 |
|
|
1.347 ´ 103 |
|
|
|||||||||||||
Требуемая поверхность теплопередачи(м2): |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
Ad = |
Qд |
|
|
= |
3.385 ´ 106 |
|
|
|
= 90.024 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Kд× Tдеф |
|
721.102×52.142 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Запас поверхности(%): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
деф = (Fт.о |
- Ad)× |
100 |
= (97 - 90.024)× |
100 |
= 7.192 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Fт.о |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
97 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
7. Расчёт и подбор холодильника дистиллята
Начальная и конечная температуры дистиллята:
tdн = 80.2 tdк = 30
Тепловая рагрузка холодильника дистиллята равна(Вт):
Qхол.д. = D×Cpd×(tdн - tdк) = 2.296×2.583 ´ 103×(80.2 - 30) = 2.977 ´ 105
Расход охлаждающей воды(кг/сек):
Gв.хол.д |
= |
|
Qхол.д. |
|
|
|
= |
2.977 ´ 105 |
= 11.875 |
|||||||
|
Cpводы×(tводы.к - tводы.н) |
4.179 ´ 103×(31 - 25) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Средняя движущая сила процесса равна: |
|
|||||||||||||||
|
|
|
((tdн - tводы.н)) - |
(tводы.к |
- tdк) |
80.2 - 25 - (31 - 30) |
|
|||||||||
T |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
= 13.513 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
хол.д. |
|
|
|
td |
- t |
|
|
|
|
|
|
80.2 - 25 |
|
|||
|
|
|
|
( н |
воды.н) |
|
|
|
|
ln |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
ln |
(t |
|
- td ) |
|
|
|
|
|
31 - 30 |
|
|||
|
|
|
|
воды.к |
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи(Вт/м2*К):
Kор = 300
Ориентировочная поверхность теплопередачи(м2):
Aхол.д. |
= |
Qхол.д. |
= |
2.977 ´ 105 |
= 73.445 |
|
Kор× Tхол.д. |
300×13.513 |
|||||
|
|
|
|
По ГОСТ 15518-83 выбираем пластинчатый теплообменник
Поверхность одной пластины(м2):
f
пл
= 0.3
Число пластин:
N
пл
= 64
Поверхность теплообмена(м2):
F
т
.о
= 31.5
Эквивалентный диаметр канала(м):
d
к.э
= 0.008
Поперечное сечение канала(м2):
S
кан
= 0.0011
Приведённая длина канала(м):
L
прив
.
кан
= 1.12
Теплопроводность дистиллята(Вт/м*К):
λdТК = 0.1102 λdЛК = 0.16124
λdх = λdТК×(1 - Xdмасс) + Xdмасс×λdЛК = 0.1102×(1 - 0.85) + 0.85×0.16124 = 0.154
Плотность дистиллята(кг/м3):
ρdх.ЛК = 834 ρdх.ТК = 983
ρdх = ρdх.ЛК×Xdмасс + (1 - Xdмасс)×ρdх.ТК = 834×0.85 + (1 - 0.85)×983 = 856.35
Динамическая вязкость дистиллята(Па*сек):
μdх.ЛК = 290×10− 6 μdх.ТК = 740×10− 6
μdх = μdх.ЛК×Xd + (1 - Xd)×μdх.ТК = 290×10− 6×0.63 + (1 - 0.63)×740×10− 6 = 4.567 ´ 10− 4
Число пакетов по дистилляту
zпак2 = 6
Скорость дистиллята(м/сек):
wd2 = |
|
|
|
|
|
D |
|
|
= |
|
|
2.296 |
= 0.229 |
||||||
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
64 |
|
− 3 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
ρd |
|
× |
|
|
пл |
×S |
|
|
|
856.35× |
|
|
|
×1.1 ´ 10 |
|
|||
|
|
|
|
|
6 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
х |
z |
|
|
|
кан |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
пак2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Red = wd2×dк.э× |
ρdх |
= 0.229× |
8 ´ 10− 3× |
|
|
856.35 |
= 3.428 ´ 103 |
||||||||||||
μdх |
|
4.567 ´ 10− 4 |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
μdх |
|
|
|
|
3 |
|
4.567 ´ 10− 4 |
|
|||||||
Prd = Cpd× |
|
|
|
= 2.583 ´ 10 |
× |
|
|
|
|
|
= 7.68 |
|
|||||||
|
λdх |
0.154 |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Коэффициент теплоотдачи к исходной смеси(Вт/м2*К):
|
|
|
λd |
|
|
|
|
0.154 |
×0.1×(3.428 ´ 103) |
0.73 |
|
||
α2 |
d |
= |
|
|
|
х |
×0.1×Red0.73×Prd0.43 |
= |
×7.680.43 = 1.756 |
´ 103 |
|||
|
|
|
|
|
|
||||||||
d |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
− 3 |
|
|
|||||
|
|
|
|
к.э |
|
|
8 ´ 10 |
|
|
|
|||
Число пакетов по охлаждающей воде
zпак1 = 6
Скорость охлаждающей воды(м/сек):
wd1 = |
|
Gв.хол.д |
|
|
|
|
|
= |
|
|
11.875 |
|
|
= 1.016 |
|
||||||||||
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
64 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 3 |
|
|
|||||
|
|
ρ |
× |
|
|
пл |
|
×S |
|
|
|
|
996.2× |
|
×1.1 ´ |
10 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
||||||||||||||||
|
|
z |
|
|
|
|
|
кан |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
воды |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
пак1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Redводы = wd1×dк.э× |
|
ρводы |
|
= 1.016×8 ´ 10− 3× |
|
996.2 |
= 9.72 |
´ 103 |
|||||||||||||||||
μводы |
|
|
833×10− 6 |
||||||||||||||||||||||
Prd |
|
|
= Cp |
|
|
× |
μводы |
= |
4178.8× |
833×10− 6 |
= 5.703 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
воды |
|
воды |
|
λ |
воды |
|
|
|
|
|
0.6104 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Коэффициент теплоотдачи к исходной смеси(Вт/м2*К):