Вязкость

Вязкость изопропилбензола (кумола) при средней температуре хладагента находим линейной экстраполяцией по зависимости ln(μ)=f(1/T) на основе данных [5, с. 355]:.

Вязкость фенола при средней температуре хладагента находим линейной интерполяцией по данным [4, с. 996]:.

Вязкость смеси найдём по формуле для неассоциированных жидкостей:

.

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

Теплоёмкость

Теплоёмкость изопропилбензола (кумола) при средней температуре хладагента находим линейной экстраполяцией по данным [5, с. 355]:

.

Теплоёмкость фенола при средней температуре хладагента находим линейной интерполяцией по двум известным значениям (при 40,8°С [4, с. 760]; при 181,9°С [6, с. 217]):.

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

.

Теплопроводность

Теплопроводность изопропилбензола (кумола) при средней температуре хладагента находим линейной интерполяцией по [5, с. 356]:

.

Теплопроводность фенола при средней температуре хладагента находим линейной экстраполяцией по [6, с. 217]:.

Теплопроводность хладагента при средней температуре хладагента находим по методу Филиппова-Новосёлова:

Коэффициент расширения

Коэффициенты объёмного теплового расширения могут быть найдены в справочниках (3, с. 17; 4, с. 568-571), либо рассчитаны как производная плотности по температуре, отнесённая к плотности.

Коэффициенты объёмного теплового расширения изопропилбензола (кумола) при средней температуре хладагента находим по зависимости его плотности от температуры:

,

где инайдены методом Ганна-Ямады [8, с. 66-67] по опорной точке, взятой из [5, с. 355].

Коэффициенты объёмного теплового расширения фенола при средней температуре хладагента находим по [4, с. 570]:

.

Коэффициенты объёмного теплового расширения хладагента при средней температуре хладагента находим по уравнению аддитивности через массовые доли:

.

Поверочный расчёт кожухотрубчатого теплообменника Выбор кожухотрубчатого теплообменника

Как отмечалось выше, стандартных кожухотрубчатых подогревателей нет. В качестве подогревателя используем конденсатор. Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогрева жидкостей и газов за счёт теплоты конденсации пара.

Поскольку давление в теплообменнике не превышает 1,6 МПа (давление хладагента нормальное атмосферное, теплагента 1,255 МПа), то следует использовать теплообменник, не имеющий устройств для компенсации температурных деформаций (КН), или с температурным линзовым компенсатором на кожухе (КК). Данные аппараты представлены в [2, табл. XXXIV; 9, с. 57, табл. 2.9].

Примем в первом приближении температуру кожуха равной температуре теплагента , а температуру труб равной средней температуре хладагента, тогда разнице температур между трубами и кожухом составит. В соответствии с [10, с. 73-75, табл. 15-16] при разнице температур между трубами и кожухомследует использовать конденсатор с линзовым компенсатором (КК).

Выберем из [9, с. 57, табл. 2.9] кожухотрубчатый конденсатор с площадью поверхности теплопередачи, превышающей ориентировочное значение не менее чем на 10%, но не более чем на 30%, то есть, лежащую в интервале отдо.

Выбранные теплообменники:

Диаметр кожуха D, мм	Диаметр труб d, мм	Число ходов k	Общее число труб N	Число труб на ход n	Длина труб L, м	Поверхность F, м2	Масса m, кг
600	25×2	4	206	51,5	6	97	2 930
800	25×2	1	465	465	3	109	3 200
800	25×2	2	442	221	3	104	3 200
800	25×2	4	404	101	3	95	3 200

Число труб теплообменника должно удовлетворять двум условиям: 1) обеспечивать развитый турбулентный режим течения жидкости в трубах Re > 10 000, 2) обеспечивать скорость в трубах не более 15 м/с, во избежание большого гидравлического сопротивления.

Определим минимальное и максимальное число труб, приходящееся на один ход теплообменника:

,

.

Во всех выбранных теплообменниках число труб, приходящееся на один ход больше , следовательно, ни один из аппаратов не обеспечит развитый турбулентный режим в трубах, являющийся наиболее благоприятным для теплообмена. Однако теплообменный аппарат сможет работать и в переходном режиме 2 300 < Re < 10 000, но несколько хуже, чем в развитом турбулентном. Поэтому при невозможности достичь развитого турбулентного режима следует выбрать те аппараты, для которых режим наиболее близок к турбулентному. Очевидно, что это будут аппараты с наименьшим числом труб, приходящимся на один ход. В данном случае это аппараты сF = 97м²(n = 51,5) иF = 95м²(n = 101), причём более предпочтителен первый из них. Из двух выбранных теплообменников возьмём аппарат с наименьшей массой (поскольку массой материала, затраченного на изготовление аппарата определяется его цена).

Выбран теплообменник:

Диаметр кожуха D, мм	Диаметр труб d, мм	Число ходов k	Общее число труб N	Число труб на ход n	Длина труб L, м	Поверхность F, м2	Масса m, кг
600	25×2	4	206	51,5	6	97	2 930