.
Вибір основних конструктивних розмірів апарату:
Приймаємо, що апарат виготовлений з труб 57? 4 (внутрішня труба) і 76? 4 (зовнішня труба) [2, 61].
Оптимальні умови теплообміну можливі при турбулентному режимі руху (Re gt; 10000). Тому швидкість розчину в трубах повинна бути більше w2:
w2=Re2m2/(dвнr2); (5)
w2== 0,65 м/с.
де m2=2,29? 10-3 Па? с - в'язкість розчину [1,807],
r2=878 кг/м3 - щільність розчину [1,805]
d2=0,040 - внутрішній діаметр труби.
Кількість паралельно працюючих труб 48? 4:
n`=G2/0,785dвн2w`2r2; (6)
n`=0,05.
Для забезпечення сталого турбулентного режиму руху води приймаємо n`=1, тоді фактична швидкість розчину буде дорівнює:
w2=G2/0,785dвн2n`2r2=м/с; (7)
=0,55 м/с.
Критерій Рейнольдса для розчину:
Re2=w2d2r2/m2=0,55? 0,040? 878/1,45? 10-3=13321;
режим руху - турбулентний Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до розчину Критерій Нуссельта:
Nu2=0,023? Re20,8? Pr20,4? (Pr2/Pr2ст) 0,25; (8)
Критерій Прандтля:
Pr2=сm/l== 11,1.
l=0,432 Вт/м? К - коефіцієнт теплопровідності [1c.811];
Re2=133210,8=lg 133210,8=0,8 lg 13321=0,8? 4,1245=3,2996=3,2996=16642=11,10,4=lg 11,10,4 =0,4 lg 11,1=0,4 (lg 111 - lg 10-1)=0,4
? (2,0453 - 1)=0,4? 1,04181=0,4181
Antlg=0,4181=2,612
Приймемо в першому наближенні (Pr2/Pr2ст) 0,25=1, тоді
Nu2=0,023? 19940,8? 12, 20,4=120,0
a2=Nu2l2/dвн=Вт/(м2? К); (9)
? 2== 1 296 Вт/(м2? K).
Коефіцієнт тепловіддачі від конденсату до стінки:
Швидкість води в міжтрубному просторі:
w1=G1/[r10,785 (Dвн2 - dн2) n]=м/с; (10)
w1=0,44/972? 0,785? (0,0812 - 0,0572)? 1=0,17 м/с.
де r1=972 кг/м3 - щільність води при 10 ° С [1,804],
Dвн=0,081 м - внутрішній діаметр великої труби,
dн=0,057 м - зовнішній діаметр малої труби.
Критерій Рейнольдса для води: Re1=w1dеr1/m1, де m1=0,355? 10-3 - в'язкість води при 80 ° С [1, 806],
d е - еквівалентний діаметр міжтрубному простору.
d е=Dвн-dн=0,081 - 0,057=0,024 м;
Re1=0,17? 0,024? 972/0,355? 10-3=11171.
Режим руху - турбулентний.
Критерій Нуссельта:
Nu1=0,023? Re10,8? Pr10,4? (Pr1/Pr1ст) 0,25
Критерій Пранділя для води Pr1=2,21 [2,537];
Re1=177420,8=lg 177420,8=0,8 lg 17742=0,8? 4,2490=3,3992;=3,3992=6012; 1=2, 20,4=lg 2, 20,4=0,4 lg 2,2=0,4 (lg 22 - lg 10-1)=0,4 (1,3424 - 1)=0,4? 0,3424=0,1472; =0,1472=1,404;
Приймемо в першому наближенні (Pr1/Pr1ст) 0,25=1, тоді
Nu1=0,023? 60120,8? 2,210,4=129,0;
a1=Nu1l1/d е=Вт/(м2? К); (11)
=5440 Вт/(м2? K).
де l1=0,673 Вт/(м? K) - теплопровідність води при 80 ° С [1, 810]
Тепловий опір стінки:
(12)
де d=0,004 м - товщина стінки
lcт=17,5 Вт/(м? К) - теплопровідність нерж. стали [2,529]
r1=r2=1/5800 м? К/Вт - тепловий опір забруднень [2, 531]
=(0,004/17,5) + (1/5800) + (1/5800)=5,73? 10-4 м? К/Вт;
Коефіцієнт теплопередачі:
(13)
К=1/(1/5440 + 5,73? 10-4 + 1/1296)=109 Вт/(м2? К).
Температура стінок:
З боку розчину:
t ст2=t 2 + t ср/a 2=° С; (14)
t ст2=55 + 109? (- 25)/1296=52,9 ° С;
Pr ст2=9,6 ® a 1ут=Вт/(м 2? К); (15)
Pr ст2=+1296? (11,1/9,6) 0,25=1345 Вт/(м 2? К).
З боку води:
t ст1=t 1 - KD t ср/a 1=° С; (16)
t ст1=30 - 109? (- 25)/5440=30,5 ° С;
a 1=5440 (2,21/2,43) 0,25=5338 Вт/(м 2? К).
Уточнений розрахунок коефіцієнта теплопередачі:
K=1/(1/1345 + 5,73? 10 - 4 +1/5338)=124,66 Вт/(м 2? К);
Перевіряємо температуру стінки:
t ст1=t 1 - KD t ср/a 1=° С; (17)
t ст1=80,0 - 124,66? 35/5338=79,2 ° С.
t ст2=t 2 - KD t ср/a 2=° С; (18)
t ст2=55 + 124,66? (- 25)/1 345=52,68 ° С.
Отримані значення близькі до раніше прийнятих і подальшого уточнення не потрібно.
Поверхня теплообміну F=Q/(K D t < b align="justify"> ср )...
