Расчет и подбор кипятильника

Кубовый остаток кипит при t_W=117,4^oС, температура конденсации греющего пара t_г.п.=139^oС. Следовательно средняя разность температур составляет Δt=t_г.п--t_W=139-117,4=21,6^oС. Тепловая нагрузка составляет Q_K­=  кВт. Определяем ориентировочно максимальную величину площади теплообмена. По[1, стр.159, т.3.4]для данного случая теплообмена (от конденсирующегося водяного пара к кипящей жидкости) принимаем значение среднего коэффициента теплопередачи К_min=120 Вт/м²∙К. Тогда поверхность теплообмена определяется по формуле (4.1):

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

29

Предварительно выбираемый теплообменник: [1, c.51, т.2.3.]D=800, F=270м², l=6 м, одноходовой, с трубами 20х2.

    Определяют коэффициент теплопередачи. Для этого пользуются формулой (4.2):

 

 где

а)  – сумма тепловой проводимости стенки и ее загрязнений. Считают по формуле (4.3):

 

 

r₁=r₂=1/5800 Вт/м²∙К – это значения тепловой проводимости загрязнений стенок со стороны греющего пара и кипящей смеси, d=0,002 м – толщина стенок, λ=46,5 Вт/м∙К – значение тепловой проводимости стали. 

б)  – коэффициент теплоотдачи, Вт/м²∙К,со стороны конденсирующегося водяного пара определяется по формуле (4.4):

 

 

 

где =918 кг/м³ – плотность конденсата при 145^oС, =0,66 Вт/м∙К – коэффициент теплопроводности конденсата, =0,13∙10^-3 Па∙с – динамическая вязкость конденсата[1, стр.525, р.III], Н=12,2 – высота труб теплообменника, r=2125 кДж/кг - удельная теплота конденсации греющего пара.

в)  – коэффициент теплоотдачи кипящей смеси определяется по формуле (4.5):

 

=0,2Вт/м∙К – коэффициент теплопроводности кипящего преобладающего компонента – уксусной кислоты, =928 кг/м³ – его плотность, =0,35∙10^-3 Па∙с

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

30

– динамическая кипящего компонента при t_W=117,4^oС[1, стр.525, р.III], Т_кип.=t_W+273=390,4 – абсолютная температура кипения. Коэффициент b определяется по формуле (4.6):

 

где плотность пара (4.7) и (4.8):

 

 

 

 - плотность паров при н.у, где М – молекулярная масса метилового спира; Т₀ – температура при нормальных условиях, К; Т – температура кипения метилового спирта; Р, Р₀ – давление в кипятильнике при рабочих и нормальных условиях.

Подставляем все полученные значения в (4.2):

 

 

    Удельная тепловая нагрузка считается по формуле (4.9):

 

Получается формула:

 

 

Решается она графически. Подставляя значения q₁=95000 Вт/м² и q₂=10000 Вт/м² получают у₁=-2,28 и у₂=1,49., определяют при у=0 q=97500 Вт/м² (Рис. 2):

Рис.2 – Графическое определение тепловой нагрузки:

 

 

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

31

Далее определяют коэффициент теплопередачи по формуле (4.9):

 

        

Считают поверхность теплообмена по (4.1):

 

 

И тогда подходящий кипятильник будет иметь характеристики: D=600 мм, F=61 м², l=3м, одноходовой, с трубами 25х2в количестве n=140, с запасом 24,26%. [2, стр.57, т.2.9].