5. Расчет теплообменников.

5.1. Расчет теплообменника №1 (подогревателя).

1. Исходные данные:

(обогрев паром из котельной),

,

,

,

.

• Расход теплоты на нагрев раствора:

.

• Расход греющего пара:

где: – удельная теплота парообразования, ,

, при

– степень сухости (паросодержание) греющего (вторичного) пара.

Обычно принимают равным 0,95

.

2. Определение средней разности температур:

.

3. Определение ориентировочной поверхности теплообмена:

Коэффициент теплопередачи ориентировочно принят - от жидкости к жидкости.

.

Согласно ГОСТ 15118-79, по каталогу выбран одноходовой кожухотрубчатый теплообменник с диаметром кожуха 159мм, площадью поверхности теплообмена :

Таблица №5

Диаметр кожуха,	Число труб	Длина труб,	Поверхность теплообмена,	Проходное сечение,				,
159	13	3	3,0	2,1	2,9	1,3	9	180

5.2. Расчет теплообменника №2 (охлаждающего).

Для обеспечения интенсивного теплообмена выбирают аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей:

Объемный расход:

Площадь поперечного сечения для одноходового кожухотрубчатого теплообменника:

Скорость потока:

W=F*V=0,00285 м/с

Определяем критерий Рейнольдса:

Так как режим в выбранном одноходовом кожухотрубчатом теплообменнике – ламинарный, то для охлаждения раствора от до используется теплообменник типа «труба в трубе». Диаметр внутренней трубы , а диаметр наружной трубы .

Охлаждающая вода поступает в трубное пространство при температуре . Конечная температура воды . В качестве охлаждающей воды используют водопроводную воду.

1. Средняя разность температур:

Средняя температура охлаждающей воды:

.

• Средняя интегральная температура раствора :

.

2. Количество теплоты, передаваемое от концентрированного раствора к охлаждающей воде:

где: индекс означает, что данные относятся к раствору.

.

3. Расход воды охлаждающей воды :

.

4. Требуемая площадь поверхности теплообмена :

,

где: k – коэффициент теплопередачи

Ориентировочно принимаем - от жидкости к жидкости

.

5. Определение коэффициента теплоотдачи от воды к стенке (межтрубное пространство):

• Живое сечение потока на одну трубу:

.

• Скорость воды:

,

где: - плотность воды при

• Эквивалентный диаметр для межтрубного пространства:

.

• Критерий Re для воды при :

где: - вязкость воды при

• Критерий для воды при :

где: - коэффициент теплопроводности воды при

- вязкость воды при .

• Критерий при развитом турбулентном режиме течения в прямых трубах и каналах вычисляем по формуле, полагая :

Тогда коэффициент теплоотдачи для воды:

6. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к раствору (в трубном пространстве).

• Скорость раствора :

,

где: - плотность раствора при .

• Критерий при :

,

где: - вязкость раствора при .

• Критерий при :

,

где: - коэффициент теплопроводности раствора KCL

• Критерий вычисляем по формуле:

.

• Тогда коэффициент теплоотдачи для раствора KCL

7. Сопротивление стенки и загрязнений:

,

где: - толщина стенки трубы, равная ,

- теплопроводность стали, для нержавеющей стали принимаем равной ,

- сопротивление загрязнений со стороны раствора KCL

- сопротивление загрязнений со стороны воды.

.

8. Определение удельной тепловой нагрузки:

В расчетные формулы для коэффициента теплоотдачи входит отношение , учитывающее направление теплового потока. Однако при небольшой средней разности температур влияние относительно невелико.

В данном случае расчет целесообразно выполнить в следующем порядке.

а) Определение коэффициента теплопередачи без учета влияния отношения .

.

Удельная тепловая нагрузка (без учета ):

.

б) Определение удельной тепловой нагрузки с учетом влияния отношения .

В основу первого расчета положены найденные значения удельной тепловой нагрузки и величины .

Разность температур раствора и стенки при этом равна:

.

Следовательно, температура поверхности трубы, соприкасающейся с раствором KCL:

.

Температура стенки, соприкасающейся с водой:

.

• Вычисляем значение для воды при :

.

- коэффициент теплопроводности воды при

- вязкость воды при .

• Вычисляем для раствора при :

- коэффициент теплопроводности раствора при

- вязкость раствора при .

• Для воды:

.

• Для раствора:

.

• С учетом этих отношений пересчитаем коэффициенты теплоотдачи и коэффициент теплопередачи:

,

,

.

• Удельная тепловая нагрузка (с учетом ):

.

Удельные тепловые нагрузки для раствора и воды:

.

Находим :

.

Находим погрешность при вычислении без учета отношения :

, что находится в пределах обычной точности технических расчетов (не превышает 5%)

9. Необходимая поверхность теплообмена:

.

Согласно ГОСТ 9830-79, выбираем теплообменник «труба в трубе» из группы элементов ТТн 25/57-6,3/4 (неразборные однотопочные теплообменные аппараты) , длина теплообменной трубы , общая поверхность теплообмена 1 трубы .

Количество секций:

секций.