Расчет змеевиковых теплообменников

Характеристики серной кислоты
Из таблицы«Плотность жидких веществ и водных растворов»
Рт=1650 кг/ м³
Из таблицы«Вязкость жидких веществ и водных растворов»
м=8,1·10^-3н·сек/м²
По номограмме «определение динамического коэффициента вязкости жидкостей при различной температуре» найдём кинематическую вязкость толуола
V=
Из табл. «Удельная теплоемкость жидких веществ и водных растворов»
Ст=0,479·4190=2007 дж/кг·град
Из табл. «Теплопроводность жидких веществ и водных растворов»
л=0,345·1,16=0,4002 вт/м·град
Характеристики пара
Р=2,7атм
При помощи таблицы «Свойства насыщенного водяного пара» находим
t₁=130^оC
Зная это, можем найти характеристики по таблице «Свойства насыщенного водяного пара от 0 до 100 бар. Давление насыщенного. Температура кипения (конденсации). Плотность. Объемная масса. Удельная энтальпия воды и пара. Удельная теплота парообразования. Теплоемкость и вязкость пара.»
Плотность
P_т=0.854 кг /м³
Теплоемкость
С_т=1013дж/кг·град
Вязкостью
л=0,0343
Кинематическая вязкость
V=27,55·10^-6 м²/с
Pr=0.695
Определение скоростей движения
Из таблицы «скорость в трубопроводах»
Скорость движения маловязких жидкостей в трубах рекомендуется
Скорость движения парав трубах свыше одной атмосферы рекомендуется
Тепловой баланс
Q1=G1c1(t2-t1)
Q=*2007(50-24)=18843.5
Расход пара определяем из уравнения теплового баланса
G₁====0.331921 кг/с
Определяем t₂
Q₂=* л (130-t₂)
t₂=104^оC
Определение температурного напора и средних температур.
24^оC=t₁t₂=50^оC
104^оC=t₃t₄=130 ^оC
и_ср==80
t_ср==37^оC
T_ср==117^оC
Определение коэффициента теплоотдачи и поверхности теплообмена.
Определение коэффициента теплоотдачи:
Из таблицы «Коэффициенты теплопроводности различных материалов»
Сталь
лст=50
дст=4,5 мм
К=
К=20,62
Поверхности теплоотдачи Q=КtcpF
F==11,42м²
Определение коэффцинта теплоотдачи
Коэффцинт теплоотдачи определяется из кратерия Нуссальта
- эквивалентьн?й диаметр
Для круглых труб d_экв= d
Из таблицы «характеристике змеевиковых теплообменников»знаем, что d=44.5 мм
Определение коэффициента теплоотдачи серной кислоты
₁=
₁=0,021 Re^0,8 Р_ч^0,43 (Р_ч/Р_чст)^0,25
Критерий Рейнольдса
Re===30612,244
Число Прандтля
Rr= = 11.286 t₂=50^оC
Rr= = 6.318t₁=25^оC
Кратерия Нуссальта
Nu₁=0,02130612,244^0,80,43(11,286/6,318) ^0,251,05=267
E_L=1,05из табл. «значения поправочног коэффцента, учитивающего влияние на коэффцента теплоотдачи отношения длины трубы L/d»
₂==2137.068
б_зм = бx
x=1+3,54d/D
Из таблицы «характеристике змеевиковых теплообменников»
D=1300мм
d=44,5
=0,03423
=2137.068 (1+3,540,03423)=2396.02
Определение коэффициента теплоотдачи пара
=
Nu₂=0,021 Re^0,8Рr^0,43 (Рr/Рr_ст)^0,25
Re = = 45372
Из таблицы «Свойства пара» знаем число Прандтля.
t₁=130^оCPr = 0,695
t₂=104^оCPr = 0,703

Nu₂=0,021*45372^0,8*0,695^0,43()^0,25 * 1,05 = 99,847

E_L=1,05из табл. «значения поправочног коэффцента, учитивающего влияние на коэффцента теплоотдачи отношения длины трубы L/d»
==68,495
б_зм = бx
x=1+3,54d/D
Из таблицы «характеристики змеевиковых теплообменников»
D=1300мм
d=44,5
=0,03423
=68,495 (1+3,540,03423) =76,794
Размеры аппарата
F=L*р*d=93,03*3,14*0,0445=13
d=44,5 мм
Lтр=93,03 м
dвит=1,15м
n=27
D=1300 мм
Lоб=2000мм

Литература

1.Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. -- Процессы и аппараты химической технологии
2.Касаткин И.Г. -- Основные процессы и аппараты химической технологии
3.Дытнерский Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии
4.Павлов К.Ф. Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу ПАХТ