56
Па * с
У теплообміннику труби стандартні d=25x2 мм.2 - внутрішній діаметр труб теплообмінника, м. d2=2,1 * 10-2 м.
W2=Re2 *? 2/(d2 *? 2)=104 * 4,65 * 10-4/(2,1 * 10-2 * 844,57)=0,2621 м/с
Тоді поперечний переріз трубного простору має бути:
S2=V2/W2=0,0033/0,2621=1,25 * 10-2 м2
На підставі таблиці 4.12, с.215 ми повинні прийняти теплообмінник ТН (ГОСТ 15122-79) з діаметром кожуха 325 мм. Але за розрахунками, ні при якій довжині труб він не буде доречний, оскільки володіє малою площею поверхні теплопередачі. При максимальної площі поверхні теплопередачі і максимальній довжині труб, таких теплообмінника буде потрібно 4 (за даними попереднього розрахунку), що не відповідає виробничим вимогам (металоємність обладнання повинна бути мінімальною). При максимальному значенні площі поверхні теплопередачі теплообмінника з діаметром кожуха 400 мм, він також не буде відповідати виробничим вимогам, так як одного теплообмінника мало, а для двох теплообмінників запас поверхні занадто маленький. Тоді приймемо до розрахунку теплообмінник ТН (ГОСТ 15122-79) з діаметром кожуха 400 мм, d=25x2 мм, n=111 - число труб, F=35 м2, l=4 м, S2=3,8 * 10-2 м2 ; S1=3,1 * 10-2 м2.
Визначимо швидкість в трубах:
W2=V2/(0,785 * d22 * n)=0,0033/(0,785 * (2,1 * 10-2) 2 * 111)=0,09 м/c.
Визначимо критерій Рейнольдса для трубного простору:
Re2=W2 * d2 *? 2 /? 2=0,09 * 2,1 * 10-2 * 844,57/4,65 * 10-4=3265
Визначимо швидкість в міжтрубному просторі:
W1=V1/S1=0,0365/3,1 * 10-2=1,18 м/с
Визначимо критерій Рейнольдса для міжтрубному простору:
Re1=W1 * d1 *? 1 /? 1,
де? 1 - динамічна в'язкість водяної пари при Т1=170,4 0С, Па/с
? 1=14,274 * 10-6 Па * с [1], рис. VI, с.557.
Тоді
Re1=W1 * d1 *? 1 /? 1=1,18 * 2,5 * 10-2 * 4,15/1,47 * 10-5=8886
Складемо теплову схему процесу
Малюнок 7 - Теплова схема процесу
У трубному іностранстве ламінарний рух Re2=3265. Для обчислення критерію Нуссельта, згідно з даними таблиці 4.1 [1], с.151 потрібно скористатися однією з формул 4.23 - 4.28 таблиця 4.4 [1], с.155. Для обчислення за цими формулами необхідно знати твір критеріїв Грасгофа і Прандтля.
Обчислимо критерій Грасгофа:
Gr2=g * d23 *? 2 *? t2 *? 22 /? 22,
де g - прискорення вільного падіння, м/с2;
? 2 - коефіцієнт об'ємного розширення суміші, таблиця XXXIII [1], с.531;
? t2 - різниця температур між стінкою і фазою, 0С.
? t2=tст - t2=70 - 50=20 0С.
? 2=х (С6Н6) *? (С6Н6) + х (С6Н5-СН3) *? (С6Н5-СН3)=0,62 * 1,37 + 0,38 * 1,24=1,32
Gr2=g * d23 *? 2 *? t2 *? 22 /? 22=9,81 * (2,1 * 10-2) 3 * 1,32 * 10-3 * 20 * 844,572/(4 , 65 * 10-4) 2=7447295
Обчислимо критерій Прандтля:
Pr2=С2 *? 2 /? 2,
де? 2 - коефіцієнт теплопровідності суміші, Вт/м * К, малюнок Х, [1], с.561.
? 2=0,75 * 0,1396 + 0,25 * 0,1314=0,1375 Вт/м * К.
Pr2=С2 *? 2 /? 2=1775,75 * 4,65 * 10-4/0,1375=6,003
Тоді твір критеріїв Грасгофа і Прандтля:
Gr * Pr=7447295 * 6,003=44707054
Так як отримане значення більше 8 * 10, а Re lt; 3500, то для того щоб прийняти формулу для розрахунку критерію Нуссельта треба розрахувати Pe * (d/l)
Pe2=Re2 * Pr2=3 265 * 6,003=19599,8
2 * (d/l)=19599,8 * (0,021/4)=102,9
Таким чином виходячи з таблиці 4.4 [1], с.155 приймаємо для розрахунку критерію Нуссельта формулу 4,25:
Nu2=0,8 * (Pe * (d/l) 0,4 * (GrPr) 0,1 * (? 2 /? Cт2) 0,14,
де? Cт2 - в'язкість суміші при tст2=700С, Па * с, [1], рис. V, с.556
Nu 2=0,8 * 102,9 0,4 * 44707054 0,1 * (4,65 * 10 - 4/3,71 * 10 - 4) 0,14=30, 7
Тоді коефіцієнт тепловіддачі від стінки до суміші:
? 2=Nu 2 *? 2/d 2=30,7 * 0,1375/0,021=200,9 Вт/м 2 * К.
У міжтрубномупросторі водяна пара рухається ламінарно Re 1=8886. Для обчислення критерію Нуссельта, згідно з даними таблиці 4.1 [1], с.151 потрібно скористатися для обтікання гладких труб однієї з формул 4.29 - 4.35 [1 ], с.156.
Приймемо, що пучки труб розташовані в шаховому порядку, тоді розрахунок можна вести за формулою 4.31:
Nu 1=0,4 *? ? * Re 1 0,6 * Pr 1 0,36 * (Pr 1/Pr Cт1) 0,25,
де? ?- Коефіцієнт, що враховує вплив кута атаки пучка труб водяною парою.
? ? визначається за таблицею 4.5 [1], с.157. Приймемо кут атаки? =30 0, тоді? ? =0,67.
Як відомо, при рус...
