Ректификационная установка непрерывного действия (стр. 5 из 8)

Тогда

Теперь рассчитаем коэффициент теплоотдачи a2, используя гидродинамическую цепочку

.

,

где С1=3,72 , , 0,49 (см. [1], стр.534,

рис. Х) –– параметры исходной смеси при средней температуре tср=81,00C.

= =4,56

– при развитом турбулентном режиме.

В расчете коэффициента теплоотдачи можно принимать

=1 (см. [1], стр.156).

Тогда

Далее необходимо подобрать коэффициент теплопроводности стали lст.д.ля этого необходимо определиться с выбором конструкционного материала.

Материал для изготовления колонн и теплообменной аппаратуры выбирается в соответствии с условиями их эксплуатации (прочность, механическая обработка, свариваемость). Главным же требованием является их коррозийная стойкость, которая оценивается в зависимости от скорости коррозии.

Предпочтительны материалы, скорость коррозии которых не превышает 0,1-0,5 мм/год, а по возможности - более стойкие (скорость коррозии 0,01-0,05 мм/год).

Сталь марки ОХ17Т обладает повышенной сопротивляемостью межкристаллической коррозии и устойчива как к ацетону, так и к уксусной кислоте.

Сталь удовлетворительно обрабатывается резанием и обладает удовлетворительной свариваемостью.

Сталь ОХ17Т (ГОСТ 5632-61)

l=25,1 Вт/м·К,r=7700 кг/м3

(cм. [4], стр.281, 330)

Итак, коэффициент теплопроводности стали lст=46,5

.

Среднее значения тепловой проводимости загрязнений стенок:

теплоноситель водяной пар (с содержанием масла)

теплоноситель органическая жидкость (исходная смесь)

Термическое сопротивление стальной стенки и загрязнений:

Коэффициент теплопередачи с учетом средних значений тепловой проводимости загрязнений стенок:

Методом итераций находим К по выражению:

К=300

(708-617-527-499-499)

Требуемая площадь поверхности теплообмена

м2

Выбираем двухходовый вертикальный кожухотрубчатый теплообменник (см. [2], стр.51, табл.2.3) со следующими параметрами:

трубы 25´2 мм; n = 56 шт; D = 325 мм.

Запас поверхности теплообмена

Расчет конденсатора-дефлегматора

Находим расход охлаждающей воды в дефлегматоре

где tк = 400С

tн = 200С

Средняя разность температур

Ориентировочное значение поверхности теплообмена

где

(см. [1], стр.175, табл.4-6).

Задаемся числом Re1 = 15000 (развитой турбулентный режим) и определяем отношение n/z для конденсатора из труб диаметром 25´2 мм

где m1 = 0,8007×10-3 Па×с - динамический коэффициент вязкости воды при средней температуре tср = (20+40) /2 = 300C (см. [1], стр.491, табл. VI).

В соответствии с [2] стр.58, табл.2.9. соотношение n/z принимает наиболее близкое к заданному значение у конденсаторов с диаметром кожуха D = 800 мм, диаметром труб 20´2 мм, числом ходов z = 2 и общим числом труб 690 шт.

Действительное число Re1 равно

Находим значение критерия Нуссельта

где Pr = 5,42 (cм. [1], стр.512, табл. XXXIX)

= 1 (т. к. в трубном пространстве происходит нагрев воды)

Тогда коэффициент теплоотдачи a2, характеризующий теплоотдачу стенка–охлаждающая вода, будет равен:

где l2 = 61,8×10-2

- коэффициент теплопроводности воды при 300С (см. [1], стр.512, табл. XXXIX).

Коэффициент теплоотдачи паров метанола, конденсирующегося на горизонтальных трубах, находим через А – комплекс теплофизических величин, характеризующих пары воды (А соответствует по своему физическому смыслу частному коэффициент теплоотдачи aконд=a1).

,

где С - коэффициент расположения трубок, равный при горизонтальном расположении 0,72,

(см. [1], стр.543,рис. X),

r=980 кг/м3 (см. [1], стр.489, табл. IV),

(см. [1], стр.529,рис. V),

r=2347

(см. [1], стр.516, табл. XLV) – параметры воды при t2.

Теперь рассчитаем коэффициент теплопередачи К.

,

где eр = 0,65–коэффициент рядности (см. [7], Рис.6.18., стр.520, 521).

Термическое сопротивление стальной стенки трубы

Тепловая проводимость загрязнения со стороны воды среднего качества

, а со стороны органического пара (см. [1], стр.506, табл. XXXI).

Суммарное термическое сопротивление стенки и загрязнений

Коэффициент теплопередачи с учетом средних значений тепловой проводимости загрязнений стенок:

Методом итераций находим К по выражению:

(500-387-349-349)

К=349

Требуемая поверхность теплопередачи

м2

Согласно [2], стр.57, табл.2.9, принимаем двухходовой кожухотрубчатый конденсатор со следующими параметрами: D = 600 мм; d = 25´2 мм; z = 6; n = 196; F = 46 м2; lтр =3,0 м.

Расчет испарителя (кипятильника)

Средняя разность температур

Ориентировочное значение площади теплообмена составит