Расчет пластинчатого теплообменника

ТИТУЛ

СОДЕРЖАНИЕ

Контрольная работа        3

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ        3

2 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ        10

Контрольная работа

Рассчитать и выбрать пластинчатый теплообменник для конденсации 23500 кг/час этилацетата с начальной температурой 1400С при давлении 0,21 МПа. Предположим, что вода нагревается от 20 до 400С.

1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

Средняя разность температур между паром и нагреваемой жидкостью (температурный напор) определяется как средне-логарифмическое из значений наибольшей и наименьшей разностей температур:

[pic 1]

где Δtб = ts – t2н , град

Δtм = ts – t2к , град

ts – температура пара, 0С

Δtб = 140 – 20 = 120;

Δtм = 140 – 40 = 100

Если отношение Δtб/Δtм≤2, то с достаточной точностью можно пользоваться среднеарифметическим значением:

[pic 2]

Средняя температура воды t2 = (20 + 40)/2 = 300С.

Теплофизические свойства этилацетата (конденсата) при t1 = 1400С

Плотность                                 ρ1 = 768 кг/м3;

Теплопроводность                 λ1 = 0,136 Вт/(м·К);

Теплоемкость                         с2 = 230 Дж/(кг·К);

Динамическая вязкость                μ1 = 0,18·10-3 Па·с;

Теплота конденсации                r1 = 317,2 кДж/кг

Теплофизические свойства воды при t2 = 300С

Плотность                                 ρ1 = 996 кг/м3;

Теплопроводность                 λ1 = 0,618 Вт/(м·К);

Теплоемкость                         с2 = 4180 Дж/(кг·К);

Динамическая вязкость                μ1 = 0,804·10-3 Па·с;

Определим тепловую нагрузку Q:

G1 = 23500/3600 = 6,53 кг/с

Q = G1r1 = 6,53 · 317,2 · 103 = 2070611 Вт

Определим расход охлаждающей воды G2:

G2 = Q/(c2(tк –  tн) = 207061/(4180 · (40 – 20) = 24,8 кг/с

Ориентировочное значение коэффициента теплопередачи при вынужденном движении охлаждающей воды рекомендуется принимать Кор = 300...800 Вт/(м2·К) при конденсации органических паров. Коэффициент теплопередачи в пластинчатых теплообменниках выше, чем их ориентировочные значения. Примем Кор = 1000 Вт/(м2·К).

Ориентировочная поверхность теплопередачи Fop, м2:

Fop = Q/KopΔtcp =2070611/(1000·110) = 18,8 м2.

Рассмотрим пластинчатый теплообменник типа ТИР (исполнения 1) поверхностью F = 20 м2; поверхность пластины f = 0,5 м2, количество пластин N = 40 шт.

Технические характеристики пластин

Эквивалентный диаметр канала dэ = 0,008 м2;

Поперечное сечение канала S = 0,0018 м2

Приведенная длина канала Lп = 1,15 м;

Габаритные размеры, мм:

Длина = 1370;

Ширина = 300;

Толщина = 1;

Масса пластины = 6 кг.

С целью увеличения коэффициентов теплоотдачи, а, следовательно, и коэффициента теплопередачи увеличиваем число пакетов (ходов) в теплообменнике.

Выбираем компоновку пластин по 3 симметричных пакета по схеме:

[pic 3]

где 7 - количество межпластинных каналов в каждом пакете, в числителе показано число пакетов (ходов) - три для охлаждаемой среды (бутилового спирта), в знаменателе - аналогичные условные обозначения для нагреваемой среды (воды).