Тепловая нагрузка теплообменного аппарата и расход теплагента.

Поскольку известен расход нагревающегося хладагента, то тепловая нагрузка теплообменного аппарата при отсутствии тепловых потерь в окружающую среду может быть вычислена как расход тепла на его нагрев:

,

где – средняя интегральная теплоёмкость хладагента, которая с достаточной для инженерных расчётов точностью может быть приравнена к теплоёмкости хладагента при его средней арифметической температуре.

Теплоёмкость ацетона при средней арифметической температуре хладагента находим линейной интерполяцией по данным [3, с. 18]: .

Теплоёмкость уксусной кислоты при средней арифметической температуре хладагента находим линейной интерполяцией по данным [3, с. 18]: .

Массовая доля низкокипящего компонента в смеси:

.

Теплоёмкость хладагента при средней арифметической температуре хладагента находим через аддитивность теплоёмкостей компонентов:

Тепловая нагрузка теплообменника:

.

Удельная теплота фазового перехода (конденсации) насыщенного водяного пара при температуре : [2, табл. LVI; 3, с. 6].

Расход теплагента (греющего пара): .

Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи.

Ориентировочные значения коэффициента теплоотдачи для кожухотрубчатых теплообменников при передаче тепла от конденсирующегося пара к органической жидкости при её вынужденном движении лежат в интервале 120÷340 Вт/(м²·К) [2, с. 172, табл. 4.8; 9, с. 47, табл. 2.1].

Возьмём в качестве ориентировочного значения коэффициента теплоотдачи для кожухотрубчатых теплообменников середину вышеуказанного интервала: .

В двухтрубчатом теплообменнике интервал ориентировочных коэффициентов теплопередачи тот же, что и для кожухотрубчатых, однако режим движения более турбулентный, и значение следует взять по верхней границе интервала: .

Примем коэффициент теплоотдачи в пластинчатом теплообменнике в три раза выше, чем в кожухотрубчатом: .

Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи. Кожухотрубчатый теплообменник.

Из основного уравнения теплопередачи определим поверхность теплопередачи, используя ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи.

Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи для кожухотрубчатого теплообменника: .

С учётом минимального запаса по поверхности в 10% минимальная поверхность выбираемого кожухотрубчатого теплообменного аппарата в первом приближении составит .

С учётом максимального запаса по поверхности в 30% максимальная поверхность выбираемого кожухотрубчатого теплообменного аппарата в первом приближении составит .

Физические свойства теплоносителей

Теплагент

Плотность

Плотность конденсата при температуре : [3, с. 5].

Вязкость

Вязкость конденсата при температуре : [3, с. 5].

Теплопроводность

Теплопроводность конденсата при температуре :

[3, с. 5].

Хладагент

Плотность

Плотность ацетона при средней температуре хладагента находим линейной интерполяцией по данным [3, с. 14]: .

Плотность уксусной кислоты при средней температуре хладагента находим линейной интерполяцией по данным [3, с. 14]:

.

Плотность смеси находим по аддитивности удельных объёмов:

.

Примечание: Формула применима только для расчёта плотности смесей органических жидкостей, плотность водных растворов следует находить линейной интерполяцией по табличной зависимости плотности от состава.