Кипятильник - Ректификационная установка

Кипятильник установлен вне колонны, что создает удобства для эксплуатации, ремонта и улучшает процесс теплопередачи. Он представляет собой вертикальный кожухотрубчатый одноходовой теплообменник, в котором по трубам циркулирует нагреваемая жидкость, а межтрубное пространство обогревается водяным насыщенным паром.

Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке определим по выражению

Где - теплопроводность конденсата, ; - плотность конденсата, ; - удельная теплота конденсации водяного пара, Дж/кг; - динамический коэффициент вязкости конденсата, Па-с; - высота трубы теплообменника, м; q - удельный тепловой поток, . Здесь все теплофизические величины взяты при температуре конденсации пара °С.

Температуру кипения смеси бензол - толуол в кипятильнике принимаем равной температуре чистого толуола tКип = 124,3°С при абсолютном давлении РК. абс=0,15 МПа.

Принятое избыточное давление в кипятильнике равное РК. изб= 0,05 МПа, величина складывается из гидравлического сопротивления колонны и статического давления столба жидкости, высота которого определяется от середины трубок кипятильника до уровня свободной поверхности жидкости в колонне.

Для расчета коэффициента теплопередачи от стенки труб к нагреваемой жидкости определим теплофизические величины чистого толуола при температуре кипения в кипятильнике tКип = 124,3°С [1]:

- плотность жидкости

-плотность пара

;

-коэффициент динамической вязкости

;

-коэффициент кинематической вязкости

;

- коэффициент поверхностного натяжения

;

- коэффициент теплопроводности

.

Коэффициент теплоотдачи от стенки труб к кипящей жидкости

B - безразмерный коэффициент, определяемый из выражения

Где.

Принимаем тепловые проводимости загрязнений стенок кипятильника со стороны:

-конденсирующего пара

;

-кипящей жидкости

.

Тепловая проводимость стенки

;

Откуда находим ее термическое сопротивление:

.

Удельный тепловой поток определяем по выражению

Или, где,

Где.

Здесь К - коэффициент теплопередачи ; - движущая сила процесса теплопередачи, К.

Подставив значение величин в формулу удельного теплового потока, получим

После преобразования данного уравнения находим

.

Уравнение решим графоаналитическим методом. Задаваясь значениями q, вычисляем левую часть уравнения, которую обозначили через y. Результаты расчетов сводим в табл. 1 и представим на рис. 3.

график определения удельного теплового потока

Рис. 3 График определения удельного теплового потока

Таблица 1

Q

Y

11000

0,913

4,268

11,794

5,27

10000

0,804

3,888

11,428

4,42

9000

0,699

3,492

11,038

3,53

Из рис.6 следует что удельный тепловой поток кипятильника равен

Q = 7300.

Площадь поверхности теплоотдачи кипятильника:

.

Выбираем кипятильник с площадью поверхности теплообмена, равной 159[4].

Разность температур кожуха кипятильника и греющих трубок равна:

Наибольшая допустимая разность температур для кипятильников жесткой конструкции с диаметром кожуха 1200 мм и давлением в нем менее 1 МПа составляет 60 К. Поэтому выбираем теплообменный аппарат с жестко закрепленными трубными решетками типа Н.

Диаметр штуцера входа нагреваемой жидкости DВх=100 мм, выхода нагретой DВых=300 мм. Соответствующие диаметры штуцеров колонны и кипятильника равны.

Условное обозначение аппарата: Испаритель 600 ИН-2-6-6-М1-0/3-гр. Б, ГОСТ 15119-79 [4].

Похожие статьи




Кипятильник - Ректификационная установка

Предыдущая | Следующая