Подробный расчет теплообменного аппарата, Выбор типа аппарата - Проектирование выпарной установки концентрированного водного раствора нитрата натрия производительностью 9 т/ч
3.5.2.1 Теплоотдача в трубах
По (/1/, табл. 4.1, стр. 151) находим, что теплоотдача для раствора NaNO3 описывается уравнением:
, (3.25)
Где - критерий Нуссельта; - поправочный коэффициент; Re - критерий Рейнольдса; Pr - критерий Прандтля; - критерий Прандтля при температуре стенки трубы.
Коэффициент примем равным 1, полагая, что (/1/, табл. 4.3, стр. 153), где - длина труб, - эквивалентный диаметр. Критерий Рейнольдса рассчитываем по формуле:
, (3.26)
Где - средняя скорость потока, и - соответственно плотность раствора и динамический коэффициент вязкости, при средней температуре.
По формуле 3.7 плотность раствора при и % масс. равняется:
,
.
Среднюю скорость потока определяем по формуле:
Учитывая, что для труб круглого сечения диаметр труб и эквивалентный диаметр совпадают, то для труб получаем:
.
Критерий Прандтля находим по формуле:
, (3.27)
Где - удельная теплоемкость, ; - коэффициент теплопроводности, ; - динамический коэффициент вязкости, .
Коэффициент теплопроводности при и % масс. по формуле 3.15 равняется:
,
.
Таким образом, критерий Pr при и равняется:
Коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке:
.
С учетом формулы 3.25 получаем:
,
. (3.28)
3.5.2.2 Теплоотдача при пленочной конденсации водяного пара
Для водяного пара в случае конденсации на пучке горизонтальных труб осредненный по всему пучку коэффициент теплопередачи можно рассчитать по формуле:
,
Где - поправочный множитель, учитывающий влияние числа труб по вертикали; - наружный диаметр труб; =7219 (взято из /1/, табл.4.6, стр. 162 при температуре конденсации греющего пара); - разность средней температуры конденсации греющего пара и температуры стенки со стороны греющего пара :
.
Поправочный множитель находим по (/1/, рис. 4.7, стр. 162) для шахматного расположения труби при числе рядов труб по вертикали :
.
Имеем:
. (3.29)
- 0 3.5.2.3 Расчет коэффициента теплопередачи
I. Первое приближение.
Принимаем в первом приближении. Тогда температура стенки со стороны греющего пара равняется:
.
Тогда по формуле (3.29) получаем:
.
При этом удельный тепловой поток от пара к стенке равен:
.
Сумма термических сопротивлений равна:
,
Где - соответственно термические сопротивления загрязнений со стороны греющего пара, стенки и со стороны раствора.
По (/1/, табл. XXXI, стр. 531) находим:
,
.
Для стенки:
,
Где - толщина стенки, - коэффициент теплопроводности стали (/1/, табл. XXVIII, стр. 529).
,
.
Поскольку удельный тепловой поток от пара к стенке равен удельному тепловому потоку через стенку, то можно получить:
,
При этом - температура стенки со стороны раствора равна:
,
.
При температуре удельная теплоемкость, динамический коэффициент вязкости и коэффициент теплопроводности, вычисленные, соответственно, по формулам 3.11, 3.15, 3.20 равны:
,
,
;
,
.
Подставляя найденные значения в формулу 3.27, получаем значение критерия Прандтля при температуре стенки:
.
По формуле 3.28 находим в коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке:
.
Тогда удельный тепловой поток от стенки к раствору равняется:
,
Где - вычисленная ранее средняя температура раствора.
.
Расхождение между и в первом приближении составляет
.
Составляем таблицу 3.4, в которую заносим результаты первого и второго приближений, а также проверочный расчет:
Таблица 3.5
Приближения и проверочный расчет |
Конденсация греющего пара | ||||
I |
118,5 |
113,5 |
5,0 |
7445 |
37225 |
II |
118,5 |
107 |
11,5 |
6046 |
69529 |
III |
118,5 |
109,4 |
9,1 |
6428 |
55495,1 |
Приближения и проверочный расчет |
Стенка и ее загрязнения |
Нагревание раствора | |||
I |
99 |
1,72 |
2946,8 |
89288 | |
II |
80 |
2,26 |
2752,4 |
31102,1 | |
III |
86,7 |
2,1 |
2803,4 |
52961,2 |
II. Второе приближение.
Принимаем. Результаты - табл 3.4 строка II.
Расхождение по второму приближению:
.
По результатам расчетов первого и второго приближения строим график. Полагая что при малых изменениях температуры, поверхностные плотности и линейно зависят от, графически определяем
III. Проверочный расчет.
Расчеты аналогичны расчетам первого приближения (см. табл. 3.4, строку III).
Расхождение и :
Коэффициент теплопередачи равен:
.
Поверхность теплообмена:
Запас поверхности:
.
Выбор типа аппарата
Поверхностная плотность теплового потока:
,
Определение температуры внутренней поверхности труб :
;
.
Определение температуры наружной поверхности труб:
;
.
Средняя температура стенок труб:
.
Средняя разность:
.
Величина меньше 40 К (/1/, табл. 35, стр. 534), поэтому (/1/, стр. 213) принимаем кожухотрубчатый горизонтальный теплообменник с неподвижными трубными решетками типа ТН.
Похожие статьи
-
Выпарная установка работает при кипении раствора в трубах при оптимальном уровне. При расчете выпарного аппарата мы приняли высоту труб. При расчете...
-
2.2.1 Определение средних температур теплоносителей . Рис. 1 Температурная схема Где t'Нач - начальная температура исходного раствора (по заданию) TБ, tМ...
-
Ориентировочный расчет теплообменного аппарата для подогрева раствора перед подачей в выпарной аппарат Таблица 3.4 Основные данные для расчета...
-
Расход теплоты на выпаривание Тепловая нагрузка выпарного аппарата равна: , (3.9) Где - расход теплоты на нагревание раствора, кВт; - расход теплоты на...
-
Температура в сепараторе : ; . По [1, табл. LVI] находим давление вторичного пара в сепараторе при температуре : . Температура кипения раствора в...
-
МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛЛАНС ПРОЦЕССА ВЫПАРИВАНИЯ Основные уравнения материального баланса: (3.1) (3.2) Где, - соответственно массовые расходы начального и...
-
В данной работе стоит задача спроектировать установку для выпаривания раствора нитрата натрия. Выпаривание - это процесс концентрирования растворов...
-
В однокорпусной выпарной установке подвергается выпариванию водный раствор нитрата натрия под вакуумом. Исходный раствор нитрата натрия с начальной...
-
Процессы выпаривания проводят под вакуумом, при повышенном и атмосферном давлениях. Выбор давления связан со свойствами выпариваемого раствора и...
-
Материальный баланс процесса выпаривания Основные уравнения материального баланса: Где - массовые расходы начального и конечного раствора, кг/с; ХНач,...
-
Обоснование выбора теплообменника В нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, газовой и других отраслях промышленности наибольшее...
-
Расчет теплообменных аппаратов, Дефлегматор - Ректификационная установка
Дефлегматор Для конденсации паров, выходящих из ректификационной колонны принимаем дефлегматор водяного охлаждения. Выбирая его тип, определим площадь...
-
Уточняем значение критерия Рейнольдса Re . Критерий Прандтля для воды при средней температуре t2=28єС равен , Где л2=0,611 - коэффициент теплопроводности...
-
Задача светотехнического расчета определить потребляемую мощность источников света для обеспечения нормированной освещенности. В результате прямого...
-
Тепловой расчет установки - Ректификационная установка
Теплой поток, отводимый в дефлегматоре при конденсации пара, найдем по формуле: КВт, Где кДж/кг, Здесь rБ и rТ- удельные теплоты конденсации бензола и...
-
Расчет коэффициентов теплопередачи - Проектирование кожухотрубчатого теплообменника
Учитывая соотношение между толщиной стенки трубы и ее диаметра расчет коэффициента теплопередачи проводим как для плоской стенки: 1. Задаемся...
-
Выбор размеров корпуса аппарата Корпус аппарата состоит из цилиндрической обечайки, днища и крышки. Для нагревания или охлаждения обрабатываемых в...
-
В качестве конденсаторов используются конденсаторы воздушного охлаждения. Площадь теплопередающей поверхности конденсатора, м2 F=Qк/k ?cp Где Qк/-...
-
2.3.1 Расход охлаждающей воды Расход охлаждающей воды GВ определим из теплового баланса конденсатора: Где iБ. к. - энтальпия паров в барометрическом...
-
Общие рекомендации по повышению прогнозируемой надежности блока согласования каналов сводятся к следующему: - Для выявления ранних отказов необходимо...
-
Расчет и подбор компрессора Холодильный компрессор - агрегат, отвечающий за сжатие и перекачку паров хладагента используется в промышленности и в...
-
Полистовые конструкции проектируемого резервуара представляет собой тонкостенную цилиндрическую оболочку вращения, способной терять устойчивость под...
-
При значительных напряжениях в конкурсе необходима установка линзового компенсатора. Определение коэффициента у, определяющего гибкость компенсатора Где...
-
Производительность вакуум-насоса GВозд, кг/с определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора: GВозд...
-
Кипятильник - Ректификационная установка
Кипятильник установлен вне колонны, что создает удобства для эксплуатации, ремонта и улучшает процесс теплопередачи. Он представляет собой вертикальный...
-
Расчет дефлегматора В дефлегматоре конденсируется бензол с небольшим количеством толуола. Температура конденсации паров дистиллята t1=80,8°С. Температуру...
-
Находим объемную скорость горячего и холодного теплоносителей: (м3/с) Где V1,V2 - объемная скорость горячего и холодного теплоносителя. 11. Рассчитываем...
-
Производственной программой по ТО и ТР подвижного состава устанавливается количество воздействий ТО-1, ТО-2, КР, а также трудовые затраты на их...
-
Тепловой расчет колонны - Ректификационная установка непрерывного действия
Расход теплоты, получаемой жидкостью от конденсирующего пара в кубе-испарителе колонны QK = QD + G d C d T d + GW CW TW - GF CF TF +QПот, Где QD - расход...
-
Введение - Технологический процесс выпаривания водного раствора карбоната калия под вакуумом
Выпаривание - это процесс концентрирования растворов твердых нелетучих веществ путем частичного испарения растворителя при кипении жидкости. Выпаривание...
-
Испытание двухкорпусной выпарной установки
Отчет по лабораторной работе: испытание двухкорпусной выпарной установки Цель работы: изучение двухкорпусной выпарной установки непрерывного действия,...
-
Расчет аппарата воздушного охлаждения газа - Характеристика реконструкции компрессорного цеха
Исходные данные для расчета: - материал - сталь 09Г2С ГОСТ 5520-79; - расчетное давление Р = 7,5 МПа; - допускаемое напряжение для материала камеры при...
-
Составление расчетной схемы и исходного уравнения для расчета зажимного усилия Силовой расчет станочных приспособлений можно разбить на следующие этапы:...
-
Далее производим расчет поверхности всех теплообменников ректификационной установки. Приводим пример полного расчета поверхности кубового испарителя для...
-
Расход теплоты, получаемой кипящей жидкостью от конденсирующего пара в кубе-испарителе колонны, Вт, определяется по формуле , (58) Где - расход теплоты,...
-
Проверочный расчет зубчатых колес - Проектирование и применение токарного станка модели 1К660Ф3
Проверочный расчет по контактным и изгибным напряжениям, который произведем с помощью ЭВМ, позволяет одновременно производить анализ работоспособности...
-
Определение толщины слоя термоизоляции аппарата - Ректификационная установка
Учитывая значительные габариты промышленной ректификационной колонны, ее и часть теплообменного оборудования монтируют вне помещения. Определим толщину...
-
Расчет и выбор сечения проводов осветительной сети обеспечивает: - отклонение напряжения у источников света в допустимых пределах; - нагрев проводов не...
-
Теплоэнергетический расчет - Использование соевого изолята Супро ЕХ32 в пищевых продуктах
Расчет камеры холодильной (шоковая заморозка) ИПКС-033-3Ш. Производительность камеры G=15 т/сут. Температура воздуха в камере -32,5 °C. Продолжительность...
-
Принимаем среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенок со стороны конденсирующегося водяного пара, со стороны кубового остатка (почти чистый...
Подробный расчет теплообменного аппарата, Выбор типа аппарата - Проектирование выпарной установки концентрированного водного раствора нитрата натрия производительностью 9 т/ч