12. Расчет и выбор кубового испарителя.
Исходные данные:
QK =248,4 кВт с ;
ргр=0,35 МПа
рВерх =0,1 МПа
ΔрΣ =15454 ,4 Па
Цель расчета:
∙Выбрать ориентировочное значение коэффициента теплопередачи.
∙Рассчитать и выбрать ориентировочный теплообменный аппарат.
∙Рассчитать точное значение коэффициента теплопередачи.
∙Рассчитать и выбрать теплообменный аппарат на базе уточненного коэффициента теплопередачи.
Выбор ориентировочного значения теплопередачи:
При условии, что давление греющего пара составляет |
ргр=0,35 МПа , |
|||||
то его температура его конденсации равна [5, 323]: Т гр=1380 С . |
||||||
|
|
Поскольку оба процесса (конденсация греющего |
||||
|
|
пара и кипение кубовой смеси) происходят при |
||||
|
|
постоянных |
температурах, |
то |
индикаторная |
|
|
|
диаграмма будет иметь следующий вид. |
||||
|
|
[4, 172] При передаче теплоты от конденсирующего |
||||
|
|
пара к кипящей жидкости ориентировочные |
||||
интервал: |
|
значения коэффициента теплопередачи составляют |
||||
|
|
м2 К . |
Примем ориентировочное значение |
|||
|
k =300 |
÷2500 |
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
коэффициента теплопередачи, равное kор=400 Втм2 К
Расчет и выбор ориентировочного теплообменного аппарата:
Выбор теплообменного аппарата основан на определении площади теплообмена F , которую можно рассчитать, используя ниже приведенную формулу:
F= k QΔt .
Где Δt - движущая сила теплообмена, определяемая как разность температур:
Δt=Т гр−tкип=138−129,5=8,50 С .
Следовательно, |
ориентировочное |
значение |
поверхности |
30
теплообмена составит:
|
|
F ор= |
Q кип |
248,4 |
10 |
3 |
=72 |
м |
2 |
. |
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
k Δt |
400 8,5 |
|
|
|
|
||||||
[11, |
413] |
|
ор |
|
теплообменник |
со |
следующими |
||||||
Принимаем |
|
||||||||||||
характеристиками:
F ор=77 м2 ;
Dап=800 мм ;
d н×s= 25×2 мм . l= 2000 мм .
n=511 теплообменныетрубы
fтр=0,176 м2
fм/тр=0,252 м2
Расчет точного значения коэффициента теплопередачи:
Уточнение коэффициента теплопередачи производится при помощи следующей формулы [2, 533]:
|
|
k13 |
13 |
|
δст |
|
k−0,7 |
|
−0,7 |
−1 |
|||||
|
k= |
|
|
|
|
|
|
B00,3 |
. |
||||||
|
A43 |
|
λст |
||||||||||||
Как видно из приведенной формулы, расчет является |
|||||||||||||||
итерационным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А |
- коэффициент, |
ответственный |
|
|
за процесс конденсации, |
||||||||||
определяемый по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
А= |
0,943 |
4 |
|
λ3 rgρ 4 |
1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
ν |
|
|
|
l |
|
|
|
||||
Для |
водяного пара |
|
|
|
|
|
|
AS |
|
|
|
табулированы [5, 149]: |
|||
значения |
|
АS |
|||||||||||||
АS=12864 Вт .
м7/4 с3/7
|
εР |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Следовательно, |
для |
нашего |
теплообменника |
значение |
|||||||||||
коэффициента А составит: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
||
|
δст |
|
|
|
А= 0,943 12864 |
|
2 =10200 м2 с 7 . |
|
|||||||
|
|
|
|
- коэффициент, ответственный за процесс теплопроводности |
|||||||||||
|
λст |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
через стенку. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Для выбранного теплообменника δст =2 мм . |
|
||||||||||||||
Если |
принять |
материал |
труб |
Сталь Х18Н10Т, то |
[11, 30] |
||||||||||
λст=16,4 |
|
Вт |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
м град |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
31
δст |
|
0,002 |
−4 |
град м2 |
. |
|
|
= |
|
=1,22 10 |
|
||
λст |
16,4 |
Вт |
||||
|
|
|
В0 - коэффициент, ответственный за процесс испарения кубового остатка, определяемый по формуле:
В0=46 р0,57 ϕ3, 33 . |
|
|||
Где ϕ определяется как: ϕ= |
Мводы ρх |
0, 43 |
μводы |
0,06 . |
М х ρводы |
μх |
|||
При температуре, равной t=129,50C : Вода: μводы=0,212 мПа с . [5, 323].
ρводы=935,4 кгм3 . [5, 323]. Смесь:
μх=0,2881 мПа с .
х ρ1=968,3 кгм3 .
Отсюда: ϕ= 1887,97,02935,4968,3 0,43 0,2120,2881 0,06=0,44 .
Давление в кубе определяется как сумма давления верха колонны и гидравлического сопротивления колонны, иными словами:
р=рВерх +ΔрΣ =0,1 0,006=0,106 МПа . Таким образом, коэффициент В0 равен:
В0=46 1,060,57 0,443,33=3,58 .
Подставляя числовые данные, получим итерационную расчетную формулу, зависящую от ранее принятого значения коэффициента теплопередачи:
k= k13 8,513 1,22 10−4 k−0,7 8,5−0,7 −1 1020043 3,580,3
kор=400 k1=384,5 k2=383,9 k3=383,3
Принимаем расчетное значение коэффициента теплопередачи:
k Р=383,3 Вт м2 К . |
Расчет и выбор теплообменного аппарата на базе уточненного значения коэффициента теплопередачи:
Значение поверхности теплообмена составит:
F Р = |
Qкип |
248,4 |
10 |
3 |
=75,1 |
м |
2 |
. |
|
|
= |
|
|
|
|||||
k Δt |
383,3 8,5 |
|
|
||||||
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
[11, 413] окончательно принимаем теплообменник со следующими характеристиками:
F ор=77 м2 ;
Dап=800 мм ;
32
d н×s= 25×2 мм .
l= 2000 мм .
n=511 теплообменныетрубы
fтр=0,176 м2
fм/тр=0,252 м2
33