Расчет и подбор дефлегматора

Исходные данные:

D=3821кг/час=1,06кг/c,

Температура конденсации 65^оС,

Удельная теплота конденсации r_D=1134,3кДж/кг.

Физико-химические свойства конденсата при температуре конденсации:

Теплопроводность

, Рис. X[1]

Плотность смеси:

Табл. IV[1]

Динамическая вязкость при

Табл. IX[1]

,тогда

,

где – мольная концентрация,

отсюда

Тепло конденсации отводим водой с начальной температурой 20^оС. Примем температуру воды на выходе из конденсатора 40^оС. При средней температуре

 

вода имеет следующие физико-химические параметры:

, Табл. IV[1]

,

, Рис. X[1]

, Табл. IX[1]

Проводим расчет по следующему алгоритму:

1) Тепловая нагрузка аппарата: ;

2) Расход воды:

3) найдем среднюю движущую силу:

 

Направление движения теплоносителей −противоток, в трубное пространство направляем воду(так как при ее нагревании могут образовываться соли жесткости),а в межтрубное пространство–смесь метилового спирта и воды.

Тогда: (4.79 [1]).

4) при конденсации органических паров водой принимаем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи по (табл.4.8[1]):

5) ориентировочное значение поверхности теплообмена

(4.72 [1]).

6) задаемся числом Re=15000, определим для конденсатора соотношение n/z для конденсатора из труб диаметром d_н=20´2 мм:

, стр.75[2]

где n- общее число труб; z- число ходов по трубному пространству;

d- внутренний диаметр труб, м.

7) из табл. 2,9 [2] выбираем стандартный кожухотрубчатый конденсатор по ГОСТу 15119-79:

- поверхность теплообмена 130 м²

- длинна труб 3 м

- число ходов 2

- площадь сечения одного хода по трубам 0,069 м²

- диаметр труб 20 2 мм

- диаметр кожуха 800 мм

- общее число труб 690 шт.

 

8) тогда действительный Рейнольдс будет равен:

 

 

9) коэффициент теплопередачи рассчитываем по уравнению:

4.74[1]

а) коэффициент теплоотдачи воды определяем по уравнению:

так как >10000,то критерий Нуссельта определяем по следующему уравнению:

, 4.17[1]

где −поправочный коэффициент, зависящий от отношения длины трубы к ее диаметру, то есть

при >50 ;

Комплекс − учитывает изменение теплофизических свойств в пограничном слое; принимаем ,

тогда

 

б) коэффициент теплоотдачи пара, конденсирующегося на пучке горизонтально расположенных труб, определим по уравнению:

, 2.25[2]

где −коэффициент, зависящий от числа труб

при >100 , тогда

 

в) определяем сумму термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали, и загрязнений со стороны воды и пара равна:

толщина стенки− ;

загрязнения со стороны воды и пара принимаем по таблице:

теплопроводность для нержавеющей стали

для воды среднего качества ; табл.XXXI[1]

для органических паров , тогда

 

10) Требуемая поверхность теплопередачи:

Проверяем принятое значение комплекса :

рассчитываем удельную тепловую нагрузку ,

отсюда

при вода имеет следующие физико-химические параметры:

, , ,

Следовательно, отношение

Тогда разница между принятым и рассчитанным значением составит: (что находится в пределах нормы)

Соответственно расчет К можно считать законченным, тогда

Запас площади поверхности теплообмена: