Расчёт и проектирование теплообменного аппарата

 

5. Термическое сопротивление стенки и загрязнений:

 

 

Коэффициент теплопередачи:

 

6. Поверхностная плотность теплового потока:

q' = K’ · ∆tср = 246,2 · 105,38 = 25949 Вт/м2.

7. Определим ориентировочное значение из условия:

q' = K’ · Δtср. =

где ;

Найдём:

 

 

 

Проверка: 4,5 + 81 + 20 = 105,5°С – верно.

Отсюда:

;

;

8. Определим Prст2 при  °С:

Prст2 = = = 6,92,

где Сст2, μст2, λст2 параметры рассола при температуре стенки tст.2.

Тогда = 1,03, то есть коэффициент теплоотдачи для кислоты:

 

9. Исправленные значения К, q, tст.1, tст.2:

= 248 Вт/м2·К;

Поверхностная плотность теплового потока:

q = K · ∆tср = 248 · 105,4 = 26139 Вт/м2;

tст.1 = t1 - 158,1 - = 153,6°С;

tст.2 = t2 + = 52,7 + = 72,2°С

10.  Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

Fp’= = = 23,93  м2;

С  запасом  10%:   Fp = 1,1 · Fp’ = 26,32 м2;

Площадь поверхности теплообмена одного элемента длиной L = 6 м:

F1 = πdcpL = 3,14 · 0,0535 · 6 = 1,01 м2;

Число элементов в каждой из 4 секций:

6,51 = 7 шт.;

Общее число элементов n·N = 4 · 7 = 28 шт.

Масса одного элемента 1600 кг значит масса всего аппарата 11200 кг.

Металлоемкость кг/м2.

Необходимо создать 4 параллельных секции по 7 последовательно соединённых элементов «труба в трубе» длиной 6 м, диаметром 89х4 мм (наружная труба) и 57х3,5 мм (внутренняя труба).

 

6. Выводы.

В данной работе проведен расчет кожухотрубчатого теплообменника (ГОСТ 15120 -79) с трубами 25х2 мм и теплообменника типа “труба в трубе” (ГОСТ 9930 -78), изготовленного из труб 89х4 мм (наружная труба) и 57х3,5 мм (внутренняя труба). Результаты расчетов показывают, что кожухотрубчатый теплообменник обладает рядом преимуществ перед теплообменником типа “труба в трубе”: имеет выше коэффициент теплопередачи, меньшую площадь поверхности теплообмена, меньшую массу и ниже по стоимости. На основании всех этих показателей можно сделать вывод о том, что рациональнее выбрать кожухотрубчатый теплообменник для обеспечения должного теплообмена и достижения более высоких тепловых нагрузок на единицу массы аппарата.

В заключении хотелось бы отметить. Что данная курсовая работа является одним из основных этапов к самостоятельному проектированию и расчёту аппаратов химической технологии студентами, как специалистами-нженерами. В процессе расчёта курсовой работы был изучен значительный теоретический материал, который помог начертить чертёж теплообменника в общем виде в соответствии с ГОСТом.

 

Выбранный аппарат отвечает следующим характеристикам:

Диаметр кожуха, мм   159

Диаметр внутренних труб  25×2

Площадь теплообмена, м2  2,57

Температура сред, оС:

Во внутренних  трубах   52,7

В межтрубном пространстве  158,1

Длина труб, мм.    3000

Количество труб, шт.   13

Масса одного теплообменника, кг 255

Материал внутренних труб аппарата: фторопласт.

 

7. Приложение

Чертёж кожухотрубчатого теплообменника (см. А1)

 

8. Используемая литература.

1. Павлов К.Ф., Романков П.В., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1983, 273с.

2. Авербух Я.Д., Заостровский Ф.П., Матусевич Л.Н. Процессы и аппараты химической технологии: Курс лекций. Ч.2: Теплообменные и массообменные процессы. Свердловск: изд. УПИ, 1973, 428с.

3. Касаткин А.Т. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973, 754с.

4. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / под редакцией Дытнерского Ю.И. М.: Химия, 1983, 272с.