Расчет кожухотрубчатого теплообменника
Подождите немного. Документ загружается.
Министерство образования Российской Федерации
Казанский государственный технологический университет
Кафедра ПАХТ
Расчетное задание № 1
Расчет кожухотрубчатого теплообменника
Выполнил:
Студент группы
Проверила:
Казань 2009
Расчет кожухотрубчатого теплообменника
Рассчитать и подобрать по стандартам кожухотрубчатый теплообменник
производительность G
2
=25 т/ч для нагревания толуола от начальной температуры t
2н
= 20
0
C до t
2k
= t
кип
= 110
0
C
(при нормальном давлении). Нагревание проводится насыщенным
водяным паром, давление которого Р
1s
=2.0 атм.
1. Определение температурных условий процесса нагревания
А) Находим в справочнике температуру кипения толуола t
кип
и температуру
конденсации насыщенного пара t
1s
(Р
1s
)
t
кип
= 110,8
0
C
При давлении 2 атм. t
1s
= 119,6
0
C.
Б)вычисляем среднюю движущую силу процесса нагревания
M
Б
MБ
cp
t
t
tt
t
ln
Сttt
Сttt
кнM
нкБ
0
21
0
21
6.91106.119
4.99206.119
С
t
t
tt
t
M
Б
MБ
cp
0
4.38
6.9
4.99
ln
6.94.99
ln
В)вычисляем среднюю температуру толуола
Cttt
cpSCP
0
12
2.814.386.119
Г) определяем по справочнику характеристики нагреваемого толуола при температуре
t
2СР
=81,2
0
С:
2
=0,34 мПас
2
=0,11 ккал/мч
0
С= 0,114190/3600 =0,13 Дж/ мс
0
С
с
2
= 0,44 ккал/кг
0
С = 0,444190 = 1843,6 Дж/кг
0
С
2
определяем формулой интерполяции
3
/8.8062.1
20
808788
808 мкг
Д) вычисляем критерий Прандтля
8.4
13.0
6,18431034.0
Pr
3
2
22
22
2
2
2
2
2
2
c
c
a
2. Определение тепловой нагрузки (количество теплоты, получаемой жидкостью в
единицу времени, т.е. теплового потока)
Е)
ВтttcG
d
dQ
нk
1152250)20110(6.1843
3600
10
25)(
3
2222
2
3. Определение числа труб теплообменника
Ж) принимаем трубы теплообменника диаметром 252 мм, тогда внутренний диаметр
d
вн
=0,021 м
З) зададимся критерием Re для толуола: Re
2
= 10000.
И) определяем требуемое число труб n в одном ходу из системы уравнений
124
1034,0021,010000785,0
94.6
Re785.0
4
Re
3
22
2
2
2
2
2
2
22
2
вн
вн
вн
d
G
n
nw
d
G
dw
4. Определение длины труб теплообменника
К) задаем величину коэффициента теплопередачи
К=600 Вт/м
2
К
Л) определяем требуемую поверхность теплообмена
2
2
50
4.38600
1152250
м
tK
d
dQ
S
CP
М) выбираем теплообменник с подходящими поверхностью теплообмена S
таб
и с
числом труб n
таб
, длина труб в выбранном теплообменнике l. Это одноходовой
конденсатор ТН с поверхностью теплообмена S
таб
=52 м
2
и с числом труб n
таб
=111,
длина труб в выбранном теплообменнике l = 6 м
5. Расчет К, уточнение скорости и режима
Н)
см
nd
G
w
табВН
/22,0
111021,08.806785,0
94.6
785.0
22
2
2
2
О)
11155
1034.0
8.806021.022.0
Re
3
2
22
2
ВН
dw
П) число Рейнольдса соответствует переходному режиму и тогда число Нуссельта
рассчитывается по формуле
90
2
8.4
8.411155021.0
Pr
Pr
PrRe021.0
25.0
43.08.0
25.0
2
2
43.0
2
9.0
22
cn
Nu
Р) вычисляем коэффициент теплоотдачи
КмВт
d
Nu
ВН
2
22
2
/557
021,0
13,090
С) задаемся t
cт1
=2÷8 t
cт1
=3
t
СТ.1
= t
1s
– t
cт1
= 119,6 – 3 =116,6
0
С
t
СТ
= (119,6+116,6)/2=118,6
0
С
4
1
23
1
15,1
lt
rg
K
KK
, здесь параметры, помеченные индексом К относятся к
конденсату и берутся из справочника:
КмВт
lt
rg
K
KK
2
4
3
323
4
1
23
1
/6400
631035,0
8.9102207943686,0
15,115,1
Т) вычисляем плотность теплового потока
2
111
/1920036400 мВтtq
,
термическое сопротивление
KмВт
KмВтr
KмВтr
ммм
rrr
СТ
СТЗАГР
СТЗАГР
СТ
СТЗАГРСТЗАГР
СТ
СТ
/5.46
/5800/1
/5800/1
002,02
1
2
2.
2
1..
2.1..
1
1
Здесь r
загр.ст.1
и r
загр.ст.2
- тепловые проводимости загрязнения со стороны греющего
пара и со стороны толуола соответственно.
ВтKмrrr
СТЗАГРСТЗАГР
СТ
СТ
/1054,0
5800
1
5800
1
5.46
002,0
6400
11
23
2.1..
1
1
отсюда найдем
Cttt
Crqtt
CPCT
SСТ
0
22.2
03
1112.
302.812.111
,2.1111054.0192006.119
У) вычисляем плотность теплового потока
22
222
/17/1671030557 мКВтмВтtq
22
1
/19/19200 мКВтмВтq
2
/18 мКВтq
ист