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




Подробный расчет теплообменного аппарата, Выбор типа аппарата - Проектирование выпарной установки концентрированного водного раствора нитрата натрия производительностью 9 т/ч

Предыдущая | Следующая