ПАХТ / ПАХТ - Курсовое проектирование / Курсовой проект №Р30-16

где ст – термические сопротивления стенки с учётом загрязнений.

Расчёт коэффициента теплоотдачи от стенки к потоку. Изменения агрегатного состояния потока вода-уксусная кислота не происходит,

коэффициент теплоотдачи рассчитывается через критериальное уравнение:

вн

Коэффициент теплопроводности смеси при средней температуре потока ˚С:

Вт м К

где вода ук – коэффициент теплопроводности конденсата воды и уксусной

Критерий Нуссельта при развитом турбулентном течении в прямых трубах и каналах:

где е – коэффициент, учитывающий влияние длины трубы (канала) на

см

Критерий Прандтля при температуре потока равной температуре стенки со стороны потока:

температуре потока равной температуре стенки со стороны потока 90,174˚С, [9, 15].

Коэффициент теплопроводности смеси при 90,174˚С:

температуре потока равной температуре стенки со стороны потока 90,174˚С, [9, 14].

Динамический коэффициент вязкости смеси при 90,174˚С:

хвода хвода

кислоты при температуре потока равной температуре стенки со стороны потока 90,174˚С, [8, 9].

Удельный тепловой поток со смеси:

см, значит, температура стенки принята неверно. Необходимо задаться новой температурой стенки со стороны пара и повторить расчёт заново.

Расчёт коэффициента теплоотдачи со стороны пара. Температура стенки со стороны пара ˚ , тогда коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенки:

Удельный тепловой поток со стороны пара:

Расчёт коэффициента теплоотдачи от стенки к потоку. Для расчёта критерия Прандтля при температуре потока равной температуре стенки необходимо определить свойства потока при температуре стенки:

Удельная теплоёмкость смеси при 100,149˚С:

Сстсм Сствода Сстук

Дж кг К

Коэффициент теплопроводности смеси при 100,149˚С:

Динамический коэффициент вязкости смеси при 100,149˚С:

вн

Удельный тепловой поток со смеси:

определить истинную температуру стенки со стороны конденсирующегося пара построить графическую зависимость удельного теплового потока от

принятой температуры стенки, то есть: и .

100000

20000

Рисунок 17 – График зависимости удельного теплового потока в подогревателе от температуры стенки со стороны греющего пара

По найденному значению ист определить расчётное значение коэффициента теплопередачи и расчётную площадь поверхности теплопередачи:

Вт м К

расч

ист

Запас площади поверхности теплопередачи в выбранном теплообменном аппарате по сравнению с рассчитанной площадью.

Выбранный теплообменный аппарат подходит с запасом по площади поверхности теплопередачи 100 %.

3.2 Расчёт кожухотрубчатого конденсатора

Вода, нагреваясь, будет двигаться по трубному пространству теплообменного аппарата, а пар смеси вода-уксусная кислота по межтрубному пространству. Пар подаётся в теплообменный аппарат сверху,

в процессе теплопередачи конденсируется и снизу теплообменника отводится конденсат.

Средняя движущая сила процесса. Вода нагревается от 18 до 105˚С.

Насыщенный водяной пар смеси, вода-уксусная кислота с давлением 0,3

МПа будет иметь температуру 108,2˚С и при этой температуре будет происходить его конденсация.

м

рассчитана как среднелогарифмическое.

55

56

Тепловая нагрузка теплообменного аппарата:

значение коэффициента теплопередачи от конденсирующегося водяного пара

к органической жидкости (подогревателя) .

Ориентировочная поверхность теплопередачи:

ор Кор

3.3 Расчёт кожухотрубчатого испарителя

Смесь вода-уксусная кислота будет двигаться по трубному пространству теплообменного аппарата снизу вверх, а греющий пар по межтрубному пространству. Насыщенный водяной пар подаётся в теплообменный аппарат сверху, в процессе теплопередачи конденсируется и снизу теплообменника отводится конденсат.

Средняя движущая сила процесса. Смесь вода-усусная кислота будет испаряться при 105˚С. Насыщенный водяной пар с давлением 0,3 МПа будет иметь температуру 108,2˚С и при этой температуре будет происходить его конденсация.

баланса. Часть теплоты от пара переходит через стенку кожуха в окружающую среду.

Дж кг

58

где вода ук – удельная теплота конденсации воды и уксусной кислоты при температуре конденсации, испарения С, Дж кг, [13, 16].

Тепловая нагрузка теплообменного аппарата:

Вт

Расход греющего пара:

п

пар

пар

где пар – удельная теплота конденсации пара при давлении 0,3МПа, Дж кг, [13].

Ориентировочная поверхность теплопередачи. Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи от конденсирующегося водяного пара к кипящей органической жидкости (подогревателя) .

Ориентировочная поверхность теплопередачи:

ор Кор

59

4Техника безопасности

4.1Промышленные факторы опасности

Любые факторы, связанные с производством и способные оказать неблагоприятное влияние на здоровье человека. Условия окружающей среды,

вещества или нагрузки, связанные с производством, могут вызвать снижение трудоспособности, ухудшение самочувствия, травму, болезнь и даже смерть.

Влияние промышленного фактора опасности зависит от рода опасности, интенсивности и длительности воздействия вредного фактора, а

также обеспокоенности человека данным видом опасности. Промышленные факторы опасности можно разделить на четыре основные категории:

Химические факторы опасности. Характер воздействия химиката на организм зависит от природы вещества (очевидно, что кислота опаснее для человека, чем вода), интенсивности и времени воздействия, температуры и физического состояния вредного вещества, а также полноценности питания и состояния здоровья работника.

Химикаты классифицируются не только по своему физическому состоянию, но и по характеру физического воздействия на организм.

Раздражители воздействуют на слизистую оболочку глаз, носа, рта,

дыхательные пути и легкие и могут оказывать хроническое или острое действие.

Химическими факторами на производстве являются кислоты и щёлочи.

Уксусная кислота — бесцветная легковоспламеняющаяся жидкость с резким запахом. Согласно классификации вредных веществ по ГОСТ

12.1.007 уксусную кислоту 70 % и 80 % концентрации относят к 3-му классу опасности.

Физические факторы опасности. Шум, высокие температура вибрации

– основные виды физических факторов опасности.

60