, конденсаторами і випарниками.
Теплообмінники призначені для проведення процесу теплообміну між теплоносіями, які не змінюють свого агрегатного стану в процесі теплообміну: це газо-рідинні та рідинно-рідинні апарати для проведення процесів охолодження і нагрівання.
Холодильники призначені для охолодження водою або іншими нетоксичними, що не пожежо-і не вибухонебезпечними холодоагентами рідких і газоподібних середовищ. Працюють, як правило, в області мінусових температур.
Відповідно до ГОСТ 15120-79, ГОСТ 15118-79 і ГОСТ 15122-79 кожухотрубчатиє теплообмінники та холодильники виготовляють двох типів: В«НВ» - з нерухомими трубними гратами та В«КВ» - з компенсатором температурних напружень на кожусі.
Необхідність використання компенсатора визначається гранично-допустимої різницею температур стінок труб і кожуха, рівної 50 Вє С або порівняно великий довжиною теплообмінних труб (більше 6м).
Конденсатори призначені для конденсації насичених парів. Зазвичай конденсацію здійснюють на зовнішній поверхні пучка труб в міжтрубному просторі. У хімічній промисловості для нагрівання рідин і газів за рахунок теплоти конденсації насичених парів найчастіше використовується насичений водяний пар.
Випарники призначені для проведення процесів випаровування рідини при кипінні. При цьому рідина кипить у трубах, а в межтрубное простір подається гріючий агент. У відповідно до стандарту, кожухотрубчатиє випарники в цьому випадку можуть бути тільки одноходових і вертикального виконання [4].
З нашого технічного завдання (див. вище) випливає, що нам треба підібрати кожухотрубчасті теплообмінник (підігрівач) для нагрівання насиченим водяною парою суміші етанол-вода до температури кипіння.
Виходячи з умов, які наведені в технічному завданні доцільно призначити теплообмінник типу ТНВ (теплообмінник з нерухомими трубними гратами, вертикальний) ГОСТ 15122-79. p> Т.к. ці теплообмінники використовуються при температурі рідких і газоподібних середовищ від -70 до +350 0 З від 0,6 до 16 МПа поверхню теплообміну від 1 до 5000 м 2 [1]. p> Переваги цього теплообмінного апарату:
а) простота конструкції;
б) безперервна передача тепла від одного теплоносія до іншого;
в) інтенсивний теплообмін.
Недоліки:
а) металоємність;
б) температурні деформації;
в) неможливість розбирання і чищення трубного простору.
У результаті для даного процесу необхідно підібрати теплообмінник типу ТНВ за ГОСТ 15122-79 і провести для нього тепловий, гідравлічний та конструктивно-механічний розрахунки.
В
1. ТЕПЛОВОЇ РОЗРАХУНОК
1.1 ТЕМПЕРАТУРНИЙ РОЗРАХУНОК
У нашому випадку температура гарячого теплоносія (гріє водяної пари) не змінюється, а температура холодного теплоносія (суміші ацетон-вода) збільшується уздовж поверхні теплопередачі. Знаючи це, побудуємо температурну діаграму чистого протитоку для нагрівання суміші ацетон-вода водяною парою (рис. 1).
В
Малюнок 1.1 - Температурна діаграма. br/>
З рис. 1 бачимо, що. p> На рис.1.1 - температура гарячого, початкова та кінцева температури холодного теплоносіїв відповідно. p> Т.к. (Див. завдання на курсовий проект), то нам необхідно знайти і.
1) Для знаходження кінцевої температури холодного теплоносія побудуємо діаграму стану суміші ацетон-вода в координатах (рис. 1.2). Для цього складемо таблицю розрахунку (табл. 1.1), грунтуючись на законах [1]:
Рауля
, (1.1)
, (1.2)
і Дальтона
, (1.3)
де - загальний тиск суміші;, - парціальні тиску низько-і висококиплячих компонентів відповідно; і - Тиску насичених парів чистих низько-і висококиплячих компонентів; - мольна частка низкокипящей компонента.
При побудові графіка враховуємо, що ацетон - низькокиплячий компонент, а вода - висококиплячий.
Таблиця 1.1 - Розрахунок для побудови графіка tx [1]
t , В° С
Pа , мм рт. ст.
P в , мм рт. ст.
П
(з формул 1.1, 1.2 і 1.3)
70
1200
200
1200
1,00
74
1300
250
0,90
78
1500
290
0,75
82
1650
370
0,65
86
1850
440
0,54
