Расчет конденсатора-дефлегматора:

1) Расчет расхода тепла:

Q_конд = D·r_д = П(R+1)r_д = 0,60(38,84+1)208,80 = 4991,2кВт

2) Определение расхода охлаждающей воды:

Зададимся температурой воды на входе в конденсатор t_в^’=20°C. Поскольку разность температур охлаждающего агента и конденсата должна быть ³15°C, то целесообразно, чтобы уменьшить расход, принять температуру воды на выходе из конденсатора t_в^’’=45°C

с_в=4,19 [3, с. 537, табл. XXXIX]

Объемный расход воды:

м³/с

r_в=994,25кг/м³ при t = 32,5°C — средней температуре воды

[3, c. 512, табл. IV]

3) Расчет движущей силы теплообменного процесса:

°C

4) Расчет термического сопротивления:

Выбор материала из которого изготавливать трубки:

Сталь l=46,5 [3, c. 529, табл. XXVIII]

По каталогу [4, с. 413] выбираем толщину стенки:

d=2мм (d´S : 25´2)

5) Предварительный выбор теплообменного устройства:

Задаемся ориентировочным коэффициентом теплопередачи к_ор = 500 Вт/(м²·К) (при вынужденном движении, при передаче тепла от конденсирующегося пара к воде, границы задания ориентировочных значений к=300¸800)

[3, c. 172, табл. 4.8]

Ориентировочная поверхность теплообмена:

По каталогу ближайшую большую площадь поверхности теплообмена:

[4, c. 417]

Для четырехходового теплообменника ближайшей является F=243м².

l = 4000 мм —длина трубы

d_н´s = 25´2 [мм]

n_труб=788

f_тр =0,270 м² —трубное пространство

f_тр¹=0,270/4=0,0675

Расчет скорости воды:

Оценка режима течения:

n_воды = 0,66 м²/с при t_ср = 33°C [3, с. 537, табл. XXXIX]

—это развитый турб. режим (Re > 10⁴)

6) Расчет a₂:

Расчет значения критерия Нуссельта по формуле:

[3, c. 152]

e_l=1 (т. к. l/d > 50)

По номограмме [3, c. 564, рис. ХIII] определяется значение критерия Прандтля: Pr = 7,3

7) Расчет интенсивности теплообмена:

m при t₂=76,85°С [3, с. 556, рис. V]

l при t₂=76,85°С [3, с. 561, рис. X]

r при t₂=76,85°С [3, с. 512, табл. IV]

c=0,72 — для горизонтальных труб

n_{рядов труб} » 29 n=(15+29)/2=22 [3, с. 215, табл. 4.12]

e_р » 0,48 [3, c. 162, рис. 4.7]

8) Расчет коэффициента теплопередачи:

k_op=500 Вт/(м²·К)

500®596,89®568,93®576,40®574,36®574,91

k»575 Вт/(м²·К)

9) Выбор теплообменника по каталогу [4, c. 417]:

а) Условия выбора — соответствие расчету:

F³201,17м²

f_тр £ 0,27 м² d_нар £ 0,025

n_труб£788 n_{рядов труб} £ 29

б) Четырехходовой теплообменный аппарат типа ТН или ТЛ:

F = 212 м²

f_тр = 0,27 м²

d_нар = 0,025

n_труб=788

n_{рядов труб} = 10 [4, с. 417]

Расчет кубового испарителя

1) Расход тепла в кипятильнике:

Q_кип = 4936 кВт (см. с. 14)

2) Расчет расхода тепла в кипятильнике:

Р_гр = 0,40 МПа ® r_конд = 2132 кДж/кг [3, с. 549, табл. LVII]

3) Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи:

В трубах смесь, в межтрубном пространстве — теплоноситель (конденсированный пар)

Движущая сила процесса:

Dt = T-t = 62,3°С

Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к жидкости:

А) Для водяного пара:

,где x — высота труб

с = 0,943 — для вертикальных теплообменников

А₀ = 12,92·10³ [7, c. 149]

В соответствии с [3, с. 172] значения k колеблются в пределах 300¸2500. Задаемся ориентировочным значением k_ор = 600 Вт/м²·К.

Выбираем теплообменник по каталогу:

Одноходовой теплообменник типа ТН и ТЛ:

F = 137 м²

l = 2500 мм —длина трубы

d_н´s = 57´2,5 [мм]

n_труб=317

f_тр =0,666 м² —трубное пространство

Б) Характеристика стенки:

Выбор материала из которого изготавливать трубки:

Сталь l=46,5 [3, c. 529, табл. XXVIII]

По каталогу [4, с. 414] выбираем толщину стенки:

d=2,5мм (d´S : 57´2,5)

В) Для кипящего бензола:

В₀ = 40·р^0,3·j³ [7]

(коэффициент, включающий различные теплофизические константы)

Бензол: Вода:

r = 815 кг/м³ r = 972 кг/м³ [3, c. 512, табл. IV]

m = 0,316·10^-3 Па·с m = 0,357 10^-3 Па·с [3, c. 516, табл. IX]

М = 78,11 г/моль М = 18 г/моль [3, c. 541, табл. XLIV]

p = р_верха + Dр_полн = 1,8 бар

В₀ = 40·1,8^0,3·0,465³ = 4,8

4) Расчет коэффициента теплопередачи:

500®1242®1704®1826®1848®1852®1852

k_расч = 1852 Вт/м²·К.

5) Расчет поверхности теплообмена:

Уточнение подбора испарителя по каталогу при условиях:

F ³ 42,78 м

H £ 2,5 м

Одноходовой теплообменник типа ТН и ТЛ:

F = 43 м²

H = 4500 мм —высота трубы

d_н´s = 25´2 [мм]

n_труб=121

f_тр =0,042 м² —трубное пространство

D_нар = 400 мм