Расчет кожухотрубчатого испарителя

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Ф.М. ДОСТОЕВСКОГО

ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Расчет кожухотрубчатого испарителя

Выполнила:

Студентка 3 курса ХТБ-601-О

Крахоткина Полина Владимировна

Проверила:

Дюсембаева Айкен Амангельдыевна

Омск-2018

Кожухотрубчатый испаритель с паровым пространством

[pic 1]

Условие:  Рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого  испарителя с получением G1=4*103 кг/ч паров бутилового спирта.  В качестве теплоносителя использовать водяной пар.

I.Расчет испарителя.

1. Расчет средней движущей силы.

[pic 2]

2. Тепловая нагрузка аппарата

,[pic 3]

где G1- массовый расход целевого продукта, кг/ч

r1-теплота парообразования целевого продукта, Дж/кг (табл.XLV, [2])

3. Расход греющего пара

 ,[pic 4]

где Q - тепловая нагрузка, Вт

r2 – теплота парообразования водяного пара, Дж/кг( табл. XLV, [2])

4. В соответствии с табл. 4.8 примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи Кор=120 Вт/(м2*К). Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит

[pic 5]

В соответствии с табл. XXXIV поверхность, близкую к ориентировочной, имеет теплообменник с поверхностью теплообмена F=348 м2, высотой труб L=4 м и диаметром кожуха D=1200 мм, диаметр труб d=25x2 мм.

5. Уточненный расчет поверхности теплопередачи.

В качестве первого приближения примем ориентировочное значение удельной тепловой нагрузки

[pic 6]

Для определения f(q1) необходимо рассчитать коэффициенты А и В:

, [pic 7]

где λ1- коэффициент теплопроводности,  Вт/(м2*К) ( табл. XXX, [2])

ρ1-плотность бутанола, кг/м3 (табл. IV, [2])

μ1-коэффициент динамической вязкости, Па*с (рис. V, [2])

L-длина труб, м

g-ускорение свободного падения, м/с

[pic 8]

ρп-плотность паров над кипящей жидкостью, кг/м3

ρп.о.-плотность паров при атмосферном давлении, кг/м3

σ2-поверхостное натяжение, Н/м( табл. XXIV, [2])

с2-теплоемкость воды, Дж/(моль*К) ( рис. XI, [2])

Толщина труб 2,0 мм , материал- нержавеющая сталь; λст= 17,5 Вт/(м2*К). Сумма термических сопротивлений и загрязнений ( термическим сопротивлением со стороны греющего пара можно пренебречь) равна:

[pic 9]

Тогда

[pic 10]

[pic 11]

Примем второе значение q2=2710 Вт/м2, получим:

[pic 12]

Третье, уточненное, значение q3 в точке пересечения с осью абцисс хорды, проведенной из точки 1 (2023; -4,7) в точку 2 (2710; 0,05) сечения с осью абцисс хорды, проведенной из точки 1 для зависимости f(q) от q:

[pic 13]

Получим:

[pic 14]

[pic 15]

Такую точность определения корня уравнения можно считать достаточной, и q=2703 Вт/м2 можно считать истинной удельной тепловой нагрузкой. Тогда требуемая поверхность составит

[pic 16]