7. Расчёт испарителя колонны

Назначение испарителя – испарить жидкость в куб колонны. Образующийся пар поступает к кипящей тарелке. Испарители выполняются в виде вертикальных кожухотрубных теплообменников.

Из теплового баланса колонны необходимое тепло:

Q=1943.2+1792+4077.8=7813, кДж/с.

С учётом потерь в окружающую среду, тепловая нагрузка испарителя

, кДж/с.

Температура кипения кубового остатка t_w=115,4 ⁰С, температура греющего пара:

, ⁰С.

8. Тепловой и конструктвиный расчёт испарителя

Средний температурный напор:

, ⁰С.

Коэффициент теплоотдачи определим графоаналитическим методом. Передача тепла от конденсирующегося пара к стенке:

при р=190 МПа, температура насыщения t_н=118,29 ⁰С.

t	1	2	4	10	15	20	25
q1	9824	8260	6946	5524	4991	4645	4393

Строим график зависимости q₁=f(t₁).

Передача тепла через стальную стенку, _cт=46,5, Вт/(м²·К):

.

Строим график зависимости q₂=f(t₂):

t	1	2	4	10	15	20	25
q2	23250	46500	93000	232500	348750	465000	581250

Передача тепла через накипь:

Строим график зависимости q₃=f(t₃):

t	1	2	4	10	15	20	25
q3	17450	34900	69800	174500	261750	349000	436250

Передача тепла от стенки к кислоте

Скорость примем =0,6 м/с.

d_вн –внутренний диаметр труыб.

.

, Вт/(м²·К).

.

t	1	2	4	10	15	20	25
q4	9578	19156	38312	95780	143670	191560	239450

Из графика находим q=191.510³ Вт/(м²·К). Поверхность нагрева испарителя:

, м².

По ГОСТ 15118-79 выбираем испаритель типа ИН-600, с поверхностью теплообмена 61 м², длина труб ℓ=3 м, диаметр трубы 25 мм, одноходовой.

9. Расчёт холодильника

Количество передаваемой теплоты

,

теплоёмкость готового продукта

, кДж/(кгК),

, кДж/с.

Температуру готового продукта принимаем ⁰C.

Теперь находим расход охлаждающей воды:

, кг/с.

Принимаем противоток. Большая разность температур ,⁰С. Меньшая разносит температур 15 ⁰С. Средне логарифмический температурный напор:

, ⁰С.

Средняя температура охлаждающей воды:

, ⁰С.

Средняя температура готового продукта:

, ⁰С.

Находим значения физических свойств теплоносителя при этих температурах:

_в=64,910^-2, Вт/м²К; _d=0,582, Вт/м²·К.

_в=0,538·10^-6, Пас; _d=0.9210^-6, Па·с.

_в=1000, кг/м³; _d=1034, кг/м³.

Pr_в=3.41; Pr_d=6.

с_в=4.19, кДж/(кгК); с_d=3,7, кДж/(кгК).

Скорости движения теплоносителей

, м/с.

Число Рейнольдса:

,

где d_экв=D-d=0.1-0.083=0.017, м.

Теплоотдачу в прямых трубах найдём через число Нуссельта:

.

Для нагревающихся жидкостей можно принимать =1.

Число Рейнольдса:

.

Число Нуссельта:

.

Для охлаждающейся жидкости можно принять среднее значение =0,93.

.

Коэффициент теплоотдачи от смеси к стенке трубы:

, Вт/(м²с).

Коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к нагреваемой воде:

, Вт/(м²с).

Коэффициент теплопередачи:

, Вт/(м²К).

Плотность теплового потока:

, Вт/м².

Площадь поверхности нагрева:

, м².

Общая длина внутренней трубы:

м.

Длина одной секции:

м.

Число труб в секции, м.:

.

Принимаем теплообменник типа ТП расчётная поверхность F=71 м², длина трубы ℓ=5 м, n=2.