)
де n в”Ђ число труб; z в”Ђ число ходів по трубному простору; d вн в”Ђ внутрішній діаметр труб, м; коефіцієнт динамічної в'язкості толуолу дорівнює в”Ђ Ој З = 0,3888 в€™ в€™ 10 -3 Па в€™ с.
Приймемо орієнтовний значення Re op = 15000, що відповідає розвиненому турбулентному режиму течії в трубах. Очевидно, такий режим можливий у теплообміннику, у якого число труб, що припадає на один хід, одно:
в”Ђ для труб діаметром d н = 20 Г— 2 мм в”Ђ
n/z = 4 в€™ 6,5/(3,14 в€™ 0,016 в€™ 0,0003888 в€™ 15000) = 88,7
в”Ђ для труб діаметром d н = 25 Г— 2 мм в”Ђ
n/z = 4 в€™ 6,5/(3,14 в€™ 0,021 в€™ 0,0003888 в€™ 15000) = 67,6
Відповідно до ГОСТ 15120-79 і ГОСТ 15122-79 співвідношення n/z приймає найбільш близьке до заданого значенням у теплообмінника параметри, якого представлені в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 в”Ђ Параметри кожухотрубчасті теплообмінника згідно ГОСТ 15120-79 і ГОСТ 15122-79
D, мм
d н , мм
z
n
L, м
F , м 2
600
0,02
6
316
3
60
3.5 Уточнений розрахунок поверхні теплопередачі
Коефіцієнт теплопередачі K розраховується за формулою (3.7):
К = (1/О± 1 + Оґ ст /О» ст + r з1 + r З2 +1/О± 2 ) -1 , (3.7)
де О± 1 і О± 2 в”Ђ коефіцієнти тепловіддачі з боку теплоносіїв, Вт/(м 2 в€™ К); О» ст в”Ђ теплопровідність матеріалу стінки, Вт/(м в€™ К); Оґ ст в”Ђ товщина стінки, м; 1/r з1 і 1/r З2 в”Ђ термічні опори шарів забруднень з обох сторін стінки, Вт/(м 2 в€™ К).
Сума термічних опорів з боку стінки і забруднень дорівнює:
ОЈОґ/О» = О” ст /О» ст + r з1 + r З2 , (3.8)
При Оґ ст = 2 мм = 0,002 м, Для сталі сталь 20 теплопровідність О» ст = 46,5 Вт/(м в€™ К). 1/r з1 = 5800 Вт/(м 2 в€™ К), 1/r З2 = 5800 Вт/(м 2 в€™ К) [3] термічний опір з боку стінки одно:
ОЈОґ/О» = 0,002/46,5 +1/5800 +1/5800 = 3,88 в€™ 10 -4 м 2 в€™ К/Вт. p> Дійсне число Re обчислюється за формулою:
Re З = 4 в€™ G З в€™ z/(ПЂ в€™ d вн в€™ n в€™ Ој З ) (3.9)
Re З = 4 в€™ 6,5 в€™ 6/(3,14 в€™ 0,016 в€™ 316 в€™ 0,0003888) = 25273,28. p> Коефіцієнт тепловіддачі з боку толуолу до стінки О± 2 дорівнює:
О± 2 = (3.10)
де Рг ст в”Ђ критерій Прандтля, розрахований при температурі стінки t ст .
Рг З = c З в€™ Ој З /О» З = 2062,53 в€™ 0,3888 в€™ 10 -3 /0,128 = 6,62
Температуру стінки можна визначити з співвідношення
t ст = T ср В± О”t, (3.11)
де T ср в”Ђ середня температура теплоносія, О”t в”Ђ різниця температур теплоносія і стінки.
Розрахунок О± 2 - Ведемо методом послідовних наближень. p> У першому наближенні різниця температур між толуолом і стінкою приймемо О”t 2 = 17 В° С. Тоді
t ст2 = 67,9 + 17 = 84,9 В° С
Рг Сст = c Сст в€™ Ој Сст /О» Сст = 2003,9 в€™ 0,307 в€™ 10 -3 /0,1218 = 5,05
О± 2 = (0,1218/0,016) в€™ 0,023 в€™ 25273,28 0,8 в€™ (6,62/5,05) 0,25 в€™ 6,62 0,4 = 1325,14 Вт/(м 2 в€™ К)
Для усталеного процесу передачі тепла справедливе рівняння:
Q = О± 2 в€™ О”t 2 = О”t ст /(ОЈО”Оґ/О») = О± 1 в€™ О”t 1 , (3.13)
де q в”Ђ питома теплове навантаження, Вт/м 2 ; О”t cт в”Ђ перепад температур на стінці, В° С; О”t 1 в”Ђ різниця між температурою стінки з боку парів толуолу і температурою самого теплоносія, В° С.
Звідси:
О”t ст = О± 2 в€™ О”t 2 в€™ (ОЈОґ/О») = 1325,14 в€™ 17 в€™ 3,88 в€...
