Холодильник кубового остатка

 

Исходные данные: кг/с, t_w=96 ^ْC, t_вкон=25 ^ْC, t_внач=14 ^ْC,

t_1кон=30 ^ْC – конечная температура кубового остатка.

 

Определим среднюю температуру:

 

Δt_Б=t_w-t_вкон=96-25=71 ^ْ C

Δt_М=t_1кон-t_внач=25-10=15 ^ْ C

 

где Dt_б и Dt_м – большая и меньшая разности температур на концах теплообменника при противотоке с теми же начальными и конечными температурами теплоносителей;

;

- изменение температуры горячего теплоносителя;

- изменение температуры холодного теплоносителя.

 

 

 

^ْC

 

t_1ср=t_вср+ Δt_ср=19.5+32.86=52.36 ^ْC

 

Определим теплоемкость кубового остатка при t_1ср:

 

 

 

Пусть К_ор=400Вт/(м^2.К), тогда

 

 

Можем выбрать двуходовой холодильник 25^x2 c внутренним диаметром кожуха D=600 мм, числом труб n=316, длиной труб l=4м,площадью теплообмена 79 кв метров.

 

 

5. Подробный расчет дефлегматора-конденсатора.

В качестве хладагента используем воду среднего качества со средним значением тепловой проводимости загрязнений стенок , а тепловая проводимость загрязнений стенок органическими парами .

В качестве материала труб выберем нержавеющую сталь с коэффициентом теплопроводности .

 

Тогда термическое сопротивление загрязнений труб

Вязкость воды при t=19.5 ^ْC

 

Определим критерий Рейнольдса для воды по формуле:

,

где - вязкость смеси, Па^.с;

G- расход воды, кг/с;

z- число ходов, z=2;

d- внутренний диаметр труб, м;

N_тр- количество труб.

 

 

1.Задаемся температурой стенки ^ْC

Тогда

Δt=t_D-t_ст1=78.5-51=27.5 ^ْ C

t_оп= t_D =78.5 ^ْ C

Далее необходимо определить поверхностные плотности теплового потока и сопоставить их, если разница между ними будет меньше 5 %, то можно считать, что процесс установившийся и температура стенки подобранна правильно.

 

,

где - коэффициенты теплоотдачи от стенки 1 и 2;

 

,

где =0,59- множитель, учитывающий влияние числа труб по вертикали; (16 рядов труб, шахматное расположение труб) [ 2,162]

теплопроводность смеси, Вт/(м^.К);

-плотность смеси, кг/м³;

теплота конденсации, Дж/кг;

- скорость свободного падения, м/с;

-вязкость смеси, мПа^.с;

- наружный диаметр труб, м.

Определим теплопроводность, плотность, вязкость при температуре конденсации:

 

Вязкости веществ при определяющей температуре:

 

 

Плотности веществ при определяющей температуре:

 

 

Теплопроводности веществ при определяющей температуре:

 

 

 

 

 

Тогда

Тогда поверхностная плотность теплового потока первой стенки определим по формуле:

 

 

 

Определим температуру холодной стенки по формуле:

 

Определим коэффициент теплопроводности для воды при её средней t=19.5 ^ْC

 

Теплоемкость воды t=19.5 ^ْC

 

Определим критерий Прандтля для воды при температуре t_ср=19.5ْС,

 

 

 

Прандтль стенки холодной:

 

 

Так как критерий Рейнольдса больше 10000 то критерий Нуссельта будет иметь следующий вид

 

Тогда поверхностная плотность теплового потока первой стенки определим по формуле:

 

 

Сопоставим q₁ и q₂, т разность выразим в процентах:

 

 

Выбранная температура стенки не подходит. Проведём повторные расчёты и занесём их в таблицу

 

Результаты итерационных расчетов приведены в таблице:

 

Величина
, °С			49.5
,	1440.2	1427.31	1421.2
,
, °С	31.74	30.22	29.46
, К	27.5	28.5
	7.451	7.451	7.451
	5.426	5.635	5.744
,	4181.3	4141.97	4122.3
,
, %	29.2	9.092	0.432

Коэффициент теплопередачи:

 

Расчётная площадь поверхности теплопередачи:

 

Характеристика теплообменника:

Диаметр кожуха

Общее число труб (25^2 мм)

Число ходов

Длина труб

Площадь поверхности теплообмена

S_т=4.2^.10^-2

 

Запас поверхности:

 

Нужен ли компенсатор?

Средняя температура труб:

Примем, что температура кожуха= t_D =78.5 ^ْC

Допустимая разность, согласно таблице хххv [2, 534 ] = ,поэтому компенсатор требуется.

Общий расход греющего пара:

Общий расход воды:

 

Выводы:

В ходе работы были рассчитаны колонна и 5 теплообменников.

Их характеристики:

Ректификационная колонна

Диаметр-1000мм

Высота-6.4 м

Число тарелок-12

Расстояние между тарелками-0.3м

Общее сопротивление колонны-

Куб-испаритель

Характеристика теплообменника:

Диаметр кожуха

Общее число труб (25^2 мм)

Число ходов

Длина труб

Площадь поверхности теплообмена

Холодильник кубовой жидкости

Характеристика выбранного теплообменника:

Диаметр кожуха

Общее число труб (20^2 мм)

Число ходов

Длина труб

Площадь поверхности теплообмена

 

Подогреватель

Характеристика выбранного теплообменника:

 

Диаметр кожуха

Общее число труб (25^2 мм)

Число ходов

Длина труб

Площадь поверхности теплообмена

Дефлегматор

 

Характеристика выбранного теплообменника:

 

Диаметр кожуха

Общее число труб (25^2 мм)

Число ходов

Длина труб

Площадь поверхности теплообмена

S_т=4.2^.10^-2

 

 

Холодильник дистиллята

Характеристика выбранного теплообменника.

 

Диаметр кожуха

Общее число труб (20^2 мм)

Число ходов

Длина труб

Площадь поверхности теплообмена

 

 

 

 

Список использованной литературы.

 

1. “Основные процессы и аппараты химической технологии”. Пособие по проектированию под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия,1987.

 

1. Павлов К.Ф., Романков П.Т., Носков А.А. “Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. -Л.: Химия,1987.

 

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1971.

 

1. Дж. Перри “Справочник инженера химика” – Л.: Химия, 1969.