Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева
Кафедра процессов и аппаратов химической технологии
Расчётно-графическая работа
Расчёт участка подогрева исходной смеси ректификационной установки
Часть 2. Расчёт и подбор теплообменного аппарата
Выполнила: Проверила:
Дата выдачи задания: «___» ___________ 20__ г. Дата сдачи работы: «___» ___________ 20__ г.
Работа защищена с оценкой: _____ баллов.
Москва 2023
Содержание
Исходные данные 3
Ориентировочный расчёт 4
Средние температуры теплоносителей и средняя движущая сила процесса теплопередачи. 4
Тепловая нагрузка теплообменного аппарата и расход теплагента. 5
Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи. 7
Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи. 7
Физические свойства теплоносителей 9
Хладагент 9
Поверочный расчёт кожухотрубчатого теплообменника 12
Выбор кожухотрубчатого теплообменника 12
Итерация I 13
Теплоотдача в межтрубном пространстве 13
Теплоотдача в трубном пространстве 13
Теплопередача 14
Итерация II 15
Теплоотдача в межтрубном пространстве 15
Теплоотдача в трубном пространстве 15
Теплопередача 16
Итерация III 17
Теплоотдача в межтрубном пространстве 17
Теплоотдача в трубном пространстве 18
Теплопередача 18
Список литературы 19
Исходные данные
Хладагент – бинарная смесь:
низкокипящий компонент – ацетон,
высококипящий компонент – уксусная кислота.
Молярная доля низкокипящего компонента
в смеси
.
Массовый расход хладагента
.
Начальная температура хладагента
.
Конечная температура хладагента по условию равна его температуре кипения.
Теплагент – насыщенный водяной пар.
Температура пара по условию на 20°С выше температуры кипения смеси.
Ориентировочный расчёт Средние температуры теплоносителей и средняя движущая сила процесса теплопередачи.
Данные по парожидкостному равновесию [1, табл. 634]:
Состав жидкой фазы |
Состав газовой фазы |
Темпе-ратура |
|
x |
y |
t |
|
мол. % |
мол. % |
°С |
|
0,0 |
0,0 |
118,1 |
|
5,0 |
16,2 |
110,0 |
|
10,0 |
30,6 |
103,8 |
|
20,0 |
55,7 |
93,1 |
|
30,0 |
72,5 |
85,8 |
|
40,0 |
84,0 |
79,7 |
|
50,0 |
91,2 |
74,6 |
|
60,0 |
94,7 |
70,2 |
|
70,0 |
96,9 |
66,1 |
|
80,0 |
98,4 |
62,6 |
|
90,0 |
99,3 |
59,2 |
|
100,0 |
100,0 |
56,0 |
|
|
|
|
Температуру кипения смеси, содержащей
низкокипящего компонента, находим по
графику либо линейной интерполяцией
по таблице. Конечная температура
хладагента, равная температуре кипения
смеси заданного состава, в итоге равна:
.
Температура теплагента (насыщенного
водяного пара) по условию выше температуры
кипения смеси на 20°С. Также в условии
указано, что конденсат отводится без
охлаждения, то есть имеет ту же температуру,
что и пар. Таким образом, температура
теплагента неизменна по всей длине
теплообменного аппарата и составляет:
.
Этой температуре соответствует давление
насыщенного водяного пара:
[3, с. 6].
Профиль температур в теплообменнике по длине аппарата:
Средняя движущая сила процесса теплопередачи (средняя логарифмическая разность температур теплоносителей):
.
В том случае, если температура одного
из теплоносителей неизменна, средняя
по длине аппарата температура второго
теплоносителя может быть вычислена
через среднюю движущую силу:
.
Для сравнения рассчитаем среднюю
арифметическую температуру хладагента:
.