турбулентного режиму вимушеного руху розчину в трубках.
,
де Prж- критерій Прандтля 10% розчину лугу при середній температурі розчину 59.6 оС
ж=
ст - критерій Прандля при температурі стінки з боку розчину.
Рис. 2. Розподіл температур на стінці труби у напрямку теплового потоку.
Середня різниця температур дорівнює сумі приватних теплових напорів
? tср =? tп +? tст +? tр-ра,
де? tп=tп - t ст.п.- Рушійна сила тепловіддачі з боку пара;
? tст=tcт.n - tст.р-ра - рушійна сила теплопровідності через багатошарову стінку; ? tр-ра=tст.р-ра - tр-ра рушійна сила тепловіддачі з боку розчину кислоти.
Температурою стінки з боку розчину задаємося з подальшою перевіркою. Попередньо приймаємо 100 оС. Для 10% -ного розчину лугу при температурі 100 оС [6]: теплопровідність?=0,633 Вт/(м? К), динамічна в'язкість? =0,000466 Пас, теплоємність +4030 Дж/(кгК)
ст=
Вт/(м2К)
Коефіцієнт тепловіддачі при конденсації водяної пари на пучку вертикальних труб визначаємо з рівняння:
Вт/(м2К),
де - відповідно теплопровідність, щільність і динамічна в'язкість конденсату при температурі конденсації 170 оС (знайдено раніше), dн - зовнішній діаметр труб, n - їх число в пучку, на якому відбувається конденсація, Gп - витрата пара.
Вт/(м2К)
Коефіцієнт теплопередачі дорівнює:
Вт/(м2К),
де?- Товщина стінки труби (0,002 м); ? ст - теплопровідність нержавіючої сталі,? ст=17,5 Вт/(м? К); сума термічних опорів забруднень з боку пара і розчину лугу.
rв + Rсп=1/5800 + 1/2900=0,000517 (м2К)/Вт [2].
Вт/(м2К)
Перевіряємо температуру стінки з боку розчину:
+ 73,2 оС.
Помилка:
перезадать температурою стінки 73 оС
Для 10% ного розчину лугу при температурі 73 оС [6]: теплопровідність?=0,615 Вт/(м? К), динамічна в'язкість? =0,00061 Пас, теплоємність 4030 Дж/(кгК)
ст=
Вт/(м2К)
Вт/(м2К)
Перевіряємо температуру стінки з боку розчину:
+ 73,2 оС.
Помилка:
До постановки приймаємо двох ходової теплообмінник теплообмінник діаметром кожуха 325 мм, число труб 56. Поверхня теплообміну по зовнішньому діаметру 17,5 м2 при довжині труб 4 м.
Запас поверхні теплообміну
6. Конструктивний розрахунок теплообмінника
.1 Розрахунок товщини стінки обичайки
Мінімальну товщину стінки циліндричної обичайки, навантаженої внутрішнім надлишковим тиском, розраховуємо по рівнянню [3]:
де Dк - внутрішній діаметр обичайки апарату, м; Р - розрахунковий тиск, приймаємо 0,2 МПа; ?-коефіцієнт ослаблення обичайки через зварного шва та наявності неукріплених отворів, приймаємо? =0,9; [?]=??? * - Допустиме напруження для матеріалу обичайки, МН/м2; ?- поправочний коефіцієнт, ? =0,9; ? * - Нормативне допустиме напруження, для стали 08Х18Н9Т при розрахунковій температурі 170 оС,? *=112 МН/м2; С1 - надбавка на корозію і ерозію. При швидкості корозії 0,1 мм на рік і терміні служби апарату 10 років С1=10? 0,1=1 мм=0,001 М (корозія одностороння); С2 - надбавка до товщини стінки на мінусовій допуск заготовки і округлення розміру до стандартного значення.
? мин =, м
Мінімальна товщина стінки кожуха при DК=325 мм дорівнює 4 мм [4] приймаємо С2=0,002 м.
? мин=0,002 + 0,002=0,004 м.
6.2 Товщину днища і кришки приймаємо рівній товщині стінки обичайки, тобто 0,004 м
D=325 мм; h=20 мм; hв=80 мм; S=4 мм
Рис.3. Ескіз кришки
6.3 Перевірка внутрішнього діаметра кожуха
Вибираємо спосіб розміщення трубок в трубній решітці по вершинах правильних рівносторонніх трикутників.
Крок між трубками для труб діаметром 20 мм орієнтовно приймаємо рівним:
Рис. 4.
