Расчет кожухотрубчатого холодильника

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Волгоградский государственный технический университет

Вечерний технологический факультет

Кафедра: «Процессы и аппараты химических производств»

Семестровая работа

по дисциплине: «Процессы и аппараты химической технологии»

на тему: «Расчет кожухотрубчатого холодильника»

Вариант № 26

Выполнила:

студентка группы ТВБ-385

Голикова А.А.

Проверил:

доц. кафедры ПАХПП

Шибитова Н.В.

Волгоград 2022

Содержание

Задание

Расчет кожухотрубчатого холодильника

Список использованной литературы

Задание

Рассчитать и подобрать по каталогу нормализованный теплообменный аппарат для охлаждения G, кг/ч рабочей среды от T_н до T_к. Подобрать нормализованный теплообменный аппарат по каталогу, показать теплообменник на рисунке.

Таблица 1 - Исходные данные

Физико-химические характеристики бензола при средней температуре

t_ср = (65 + 30)/2 = 47^? C:

- л₁ = 0,144 Вт/м?К;

- с₁ = 858 кг/м³;

- м₁ = 0,490?10^-3 Па?с;

- c₁ = 1826 Дж/кг?K.

Охлаждение осуществляется водой с t_2н = 10^? C и t_2k = 14^? C.

Физико-химические характеристики воды при средней температуре

t_ср = (10+14)/2 = 12^? C:

- с₂ = 999 кг/м³;

- м₂ = 1,25?10^-3 Па?с;

- с₂ = 4190 Дж/кг?K;

- л₂ = 0,578 Вт/м?К.

Расчет кожухотрубчатого холодильника

1. Тепловая нагрузка аппарата определяется по уравнению (1):

Q = G₁ ?c₁ ?( t_k - t_н),

где G₁ - массовый расход бензола, кг/ч;

с - удельная теплопроводность бензола при средней температуре, Дж/(кг·К);

t_k, t_н - начальная и конечная температура бензола, ^оС.

Q = (12000/3600)?1826 ? (65 - 30) = 213033 Bт.

2. Расход воды определяется по уравнению (2):

,

кожухотрубчатый холодильник теплообменный аппарат

где Q - тепловой поток (расход передаваемой теплоты), Вт;

с_в - удельная теплопроводность воды, Дж/(кг·К);

t_k2, t_н2 - начальная и конечная температура воды, ^оС.

кг/c.

3. Определяем среднюю разность температур при противотоке теплоносителей.

Среднюю разность температур определим по формуле (3):

4. Ориентировочное значение требуемой поверхности определяется по уравнению (4):

Примем: Re =10000;

d = 25 х 2 мм.

Внутренний диаметр трубопровода d_вн = d - 2 д, d_вн = 25 - 2 • 2 = 21 мм.

Находим требуемое число труб по уравнению (5):

,

где n - количество труб в аппарате, шт;

d_вн - внутренний диаметр труб, м;

G - расход, кг/с;

м - динамическая вязкость, Па•с;

Re - число Рейнольдса.

.

Примем ориентировочный коэффициент теплоотдачи К_ор =300 Вт/м²?К

м².

По справочнику [1] находим: n = 100 D = 325 мм;

z = 2 d = 25 Ч 2 мм;

L = 3 м F = 24,0 м².

5. Уточненный расчет поверхности теплообмена.

Критерий Рейнольдса

,

.

Определим критерий Прандтля по уравнению (6):

,

.

При ламинарном режиме (2300 < Re < 10000) приблизительное значение коэффициент теплоотдачи определим по уравнению (7):

,

Вт/(м²?К).

Минимальное сечение потока в межтрубном пространстве (таб.11.3) S_мтр= 0,02 м².

.

.

При переходном режиме (Re > 10000) коэффициент теплоотдачи определяем по формуле:

Вт/(м²•К).

Термическое сопротивление стальной стенки и загрязнений определяем по уравнению (8):

,

м²?К/Вт.

Коэффициент теплопередачи определяем по уравнению (9):

,

Вт/(м²•К).

Требуемая площадь поверхности теплообменника:

,

м².

Выбранный теплообменник подходит с запасом ? = 10,6 %.

На рисунке 1 показан общий вид выбранного теплообменника.

Рисунок 1 - Двухходовой кожухотрубчатый теплообменник

Двухходовой теплообменник состоит из цилиндрического сварного кожуха 1, распределительной камеры 6 и двух крышек 4. Трубный пучок образован трубами 2, закрепленными в двух трубных решетках 3. Трубные решетки приварены к кожуху. Крышки, распределительная камера и кожух соединены фланцами. В кожухе и распределительной камере выполнены штуцера для ввода и вывода теплоносителей из трубного (штуцера 7, 8) и межтрубного (штуцера 9, 10) пространств. Перегородка 5 в распределительной камере образует ходы теплоносителя по трубам.

Список использованной литературы

1. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 4-е издание. - М.: ООО ИД «Альянс», 2017. - 496 с.

2. Павлов, К. Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для студ. хим.-технолог. спец. вузов / К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков; под. ред. П. Г. Романкова. - 10-е изд., пере-раб. и доп. - М.: Альянс, 2013. - 576 с.

Размещено на Allbest.ru