Расчет теплообменного аппарата

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Задание

2. Выбор аппарата

3. Технологический расчет

4. Интенсификация

Список использованной литературы

Введение

Теплопередача - наука о самопроизвольном переносе тепла от тел с большей температурой к телам с меньшей температурой (в узком смысле, теплопередача - это перенос тепла от одной среды к другой через разделяющую их твердую теплопроводящую поверхность).

Оба вещества, участвующих в теплопередаче, называют теплоносителями. Иногда в случае возможности смешения теплоносителей теплопередачу осуществляют непосредственным соприкосновением этих теплоносителей.

Процессы, скорость которых определяется скоростью отвода или подвода тепла, являются тепловыми.

Большое значение ТП объясняется следующим:

1 Серцевиной (основой) любого БТП является химическая реакция, которая протекает с выделением или поглощением тепла, т.е. в соответствии с принципом Ле-Шателье (давайте вспомним, как звучит этот принцип), управление такими процессами сводится к подводу или отводу тепла; например, растворение большинства солей (NaCl) сопровождается поглощением тепла.

2 Стоимостью тепловой энергии. Себестоимость тепловой продукции составляет 20-80%, т.е. характер протекания тепловых процессов оказывает существенное влияние на экономические показатели деятельности предприятий.

Особенности протекания ТП: широкий диапазон температур, в котором должен быть обеспечен подвод тепла; изменение агрегатного состояния вещества (процессы возгонки, конденсации, плавления, испарения).

Особенностью протекания тепловых процессов является широкий диапазон температур, в котором должен быть обеспечен подвод тепла. К тепловым процессам относятся нагревание, охлаждение, конденсация, испарение.

Нагревание - повышение температуры перерабатываемых материалов путем подвода к ним тепла.

Охлаждение - понижение температуры перерабатываемых материалов путем отвода от них тепла.

Конденсация - сжижение паров какого-либо вещества путем отвода от них тепла.

Испарение - перевод в парообразное состояние какой-либо жидкости путем подвода к ней тепла. Частным случаем испарения является весьма широко распространенный в химической технике процесс выпаривания - концентрирования при кипении растворов твердых нелетучих веществ путем удаления жидкого летучего растворителя в виде паров.

Самопроизвольный перенос тепла протекает при условии неравенства температур, рассматриваемых в точках пространства или данного тела.

теплопередача конденсация испарение

1. Задание

В трубном пространстве проходит теплоноситель А в количестве G (кг/с) его температура в испарителе равна температуре кипения при заданном давлении Pа. В межтрубном пространстве проходит теплоноситель B, его температура в испарителе кипит при Pа. Теплообменник изготовлен из стальных труб диаметром 25*2 мм, количество труб в одном ходу n, высота труб H, диаметр кожуха D, число ходов i. Определить: достаточна ли поверхность теплообменника. Мотивированно перечислить методы интенсификации процессов теплообмена.

Дано.

Па

Па

n = 783

i = 1

H = 3 мм

D = 1,0 м

2. Выбор аппарата

Основные элементы

1.Пучок труб;

2.Трубные решетки;

3.Корпус;

4.Крышки с фланцами;

5.Патрубки;

6.Опоры.

3. Технологический расчёт

t пара при абсолютном давлении = 137,9 °C (по таблице LV1 стр.549 справочник)

t этилового спирта = 101 °C (рис. XVI стр.550 справочник)

? tср.= tп - tж

? tср.= 137,9 - 101 = 36,9

Определение тепловой нагрузки : Q = Gп * rп = Gж - rж

rж при 100 °C = 812,9 кДж/кг (по таблице XLV стр.541 справочник)

Q = Gж * rж = 6,0 * 812,8 = 4877,4 кДж/кг

Коэффициент теплоотдачи расчитываем по формуле:

Плёночную конденсацию пара рассчитываем по формуле:

,т.к.

испарение происходит на наружней поверхности пучка горизонтальных труб.

1 ; 1

берутся при t испарителя; испаритель-вода; t = 137,9 °C

r находим по таблице при Па

(таблица стр.549)

По таблице XXXIX находим при t =137,9 °C

кг/м3

Па*с

Вт/мК

Наружний диаметр d = 25 мм = 0,025 м

?t -перепад t на стенки испарителя

?t = t исп - t стенки

t стенки = t исп *0,8 = 137,9*0,8 = 110,3 °C

?t = 137,9 - 110,3 = 27,5 °C

т.к. жидкость кипит в пузырьковом режиме, где -коэффициент теплопроводности, - кинематическая вязкость, - поверхностное натяжение, ? Т кип - движущая сила процесса теплоотдачи, Ткип- температура кипения.

ж (этиловый спирт) при t = 100 °C = 716

п =1,819 *9,8* = 18,316 * Па

?T =T стенки - T кип = 110,3 - 101 = 9,3 °C

Н/м (таблица справочника на стр.526)

ккал/м.ч.С * 1,163 = 0,2 Вт/мК (рис. X стр 561 справочника)

µ = 0,326

эт.сп =790

Пар Втм2/К (по справочнику)

Спирт Втм2/К(по справочнику)

ст = 46,5

Суммарное термическое сопротивление:

Вт м 2/К

Находится значение коэффициента теплоотдачи:

Поверхность теплообмена выпарного аппарата из основного уравнения теплопередачи:

м2

Проверка

F = р*d*n*i*l = 3,14*0,0025*783*3*2 = 36,9м2

Запас площади поверхности теплообмена недостаточен.

4. Интенсификация

R1 = 0,0001 ; R2 = 0,00038 ; R3 = 10,0016 (исходя из формулы коэффициента теплоотдачи)

Так как R3 имеет большее значение, значит это стадия передачи тепла от стенки к кипящему раствору. следует что необходимо воздействовать на эту стадию.

Список использованной литературы

1) Касаткин А.Г. “Основные процессы и аппараты химической технологии”. Издательство “Химия”, Москва 1971

2) Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. “Примеры и задачи по курсу про-цессов и аппаратов химической технологии”.

3) Павлов И.Н. “Основные процессы и аппараты химической технологии”.

4) Дытнерский Ю.Н. Процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. Часть1. - М.: Химия, 1995.

Размещено на Allbest.ru