2.Расчет теплообменника типа «труба в трубе»

Рассмотрим аппарат, изготовленный из труб (наружная труба) и (внутренняя труба).

Скорость рассола в трубах для обеспечения турбулентного течения должна быть более

м/с

Число параллельно работающих труб при этом:

Примем . Определим скорость и критерий Рейнольдса для рассола:

м/с,

Где - число параллельно работающих труб

Для четыреххлористого углерода:

м/с

Где - эквивалентный диаметр:

м .

Составим схему процесса теплопередачи.

1. Расчет коэффициента теплоотдачи для четыреххлористого углерода(Re=35971):

Согласно табличным данным, теплоотдача для потока четыреххлористого углерода описывается уравнением:

Коэффициент примем равным 1,полагая, что - табличные данные.

Примем =1.

Критерий Прандтля для четыреххлористого углерода при ^оС:

=

Критерий Нуссельта для четыреххлористого углерода:

Коэффициент теплоотдачи от четыреххлористого углерода к стенке:

Вт/(м^2.К)

2. Коэффициент теплоотдачи для рассола (Re=8876):

Для выбора расчетной формулы определим произведение Gr^.Pr при определяющей температуре – средней температуре пограничного слоя (предположим, что ^оС):

^оС

При полученной температуре рассчитаем основные критерии теплообмена:

Выбираем следующую формулу для расчета критерия Нуссельта:

Так как рассол охлаждается, примем n=0.25

Критерий Прандтля для рассола при ^оС:

=

Предварительно примем, что

Критерий Нуссельта для рассола:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к рассолу:

Вт/(м^2.К)

Термическое сопротивление стенки и загрязнений:

м^2.К/Вт

Коэффициент теплопередачи:

Вт/(м^2.К)

Поверхностная плотность теплового потока:

Вт/м²

Вычислим значения :

^оС

^оС

Уточним значения :

Вт/(м^2.К)

Для четыреххлористого углерода при ^оС:

Вт/(м^2.К)

Вт/(м^2.К)

Вт/м²

Уточним значения :

^оС

^оС

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

м²

С запасом : м²,

Площадь поверхности теплообмена длиной :

м²

Число элементов в секций:

Примем

Общее число элементов

Запас поверхности:

Примем массу одного элемента равной . Тогда масса одного аппарата:

кг

2.Расчет кожухотрубного теплообменника

Рассмотрим кожухотрубный холодильник диаметром мм с трубами мм (ГОСТ 15120 – 79).

Скорость и критерий Рейнольдса для рассола:

м/с

Скорость и критерий Рейнольдса для четыреххлористого углерода:

м/с

Где = м²- проходное сечение межтрубного пространства между перегородками по ГОСТ 15120-79; Па^.с - вязкость рассола при температуре ; = м- наружный диаметр труб, определяющий линейный размер при поперечном обтекании.

1. Расчет коэффициента теплоотдачи для рассола (Re=1598):

Для выбора расчетной формулы определим произведение Gr^.Pr при определяющей температуре – средней температуре пограничного слоя (предположим, что ^оС):

^оС

При полученной температуре рассчитаем основные критерии теплообмена:

Выбираем следующую формулу для расчета критерия Нуссельта:

Примем , так как , тогда рассчитаем Pe при средней температуре рассола 17^оС (примем, что :

Вт/(м^2.К)

2. Коэффициент теплоотдачи для четыреххлористого углерода (Re=12133):

Согласно табличным данным, теплоотдача для потока четыреххлористого углерода описывается уравнением:

Коэффициент , так как теплоноситель м межтрубном пространстве лишь часть своего пути движется поперек труб и при угле атаки, меньше, чем 90^оС.

Примем =1.

Критерий Прандтля для четыреххлористого углерода при ^оС:

=

Критерий Нуссельта для четыреххлористого углерода:

Коэффициент теплоотдачи от четыреххлористого углерода к стенке:

Вт/(м^2.К)

Термическое сопротивление стенки и загрязнений:

м^2.К/Вт

Коэффициент теплопередачи:

Вт/(м^2.К)

Поверхностная плотность теплового потока:

Вт/м²

Вычислим значения :

^оС

^оС

Уточним значения :

Вт/(м^2.К)

Для четыреххлористого углерода при ^оС:

Вт/(м^2.К)

Вт/(м^2.К)

Вт/м²

Уточним значения :

^оС

^оС

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

м²

С запасом : м²,

Площадь поверхности теплообмена длиной 3м:

м²

Необходимое число аппаратов:

Примем

Запас поверхности:

Масса одного аппарата диаметром 159мм с трубами длинной 3м равна М=255кг, масса элементного теплообменника, состоящего из N аппаратов:

кг