Тепловой расчет холодильника абсорбента.

 

Определяем тепловую нагрузку Q теплообменного аппарата в соответствии с заданными условиями. Тепловой поток, необходимый для нагрева или охлаждения заданного расхода теплоносителя, равен:

Q = V × c × ( t - t ),(7.1)

где V  - расход теплоносителя, кг/с;

с - удельная теплоемкость теплоносителя, Дж (кг-К);

t , t ^- начальная и конечная температуры теплоносителя, °С.

Q = 0,8× 1026× (85-25)= 49248 (Вт)

На основании уравнения теплового баланса Q = Q  определяем расход воды:

V = , (7.2)

где  - удельная теплоемкость воды;

 и  - начальная и конечная температуры воды.

 (кг/с)

Находим среднелогарифмическую разность температур теплоносителей при противоточном направлении. Учитывая, что разности температур различаются менее чем в два раза, находим ее как среднее арифметическое:

; (7.3)

°С.

Предварительно определяем ориентировочное значение площади поверхности теплопередачи по уравнению теплопередачи:

 (7.4)

Где  - ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, полученное практически для различных случаев теплообмена [3],  Вт(м²×К);

(м²).

Теплообменники с близкой поверхностью теплопередачи имеют диаметр кожуха D=159…273 мм. Для выбора теплообменника примем ориентировочное значение критерия Рейнольдса , что соответствует ламинарному режиму течения в трубах. Такой режим возможен в теплообменниках, у которых число труб, приходящихся на один ход, равно

, (7.5)

где  - внутренний диаметр труб теплообменника,  - вязкость теплоносителя (0,000598 кПа×с, [3, c. 514], n – число труб, z – число ходов;

для 20х2:

;

для 25х2:

Целесообразно провести уточненный расчет следующих вариантов:

1. D = 159, 20х2, z = 1, n/z = 19/1 = 19;

2. D = 159, 25x2, z = 1, n/z = 13/1 = 13;

3. D = 273, 25x2, z = 1, n/z = 37/1 = 37.

Проведем уточненный расчет поверхности теплопередачи.

Вариант 1.

D = 159, 20х2, z = 1, n/z = 19/1 = 19.

Определяем критерий Рейнольдса и Прандтля:

; (7.6)

;

; (7.8)

.

Коэффициент теплоотдачи к жидкости, движущейся по трубам ламинарно:

 (7.9)

, (7.9)

где  - вязкость воды при температуре стенки (  примем равной 55°С)

 Вт/(м²×К).

Площадь сечения потока в межтрубном пространстве между перегородками  м² ([4], с.52), тогда

В соответствии с формулой нахождения коэффициента теплоотдачи к жидкости, движущейся в межтрубном пространстве [4]:

 Вт(м²×К)

В соответствии с таблицей 2.2 [4] примем термические сопротивления одинаковыми, равными м²×К/Вт. Коррозионная активность воды диктует выбор нержавеющей стали в качестве материала труб. Теплопроводность нержавеющей стали примем равной  Вт/(м²×К). Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равна:

; (7.10)

(м²×К/Вт).

Коэффициент теплопередачи равен:

; (7.11)

 (Вт/м²×К).

Требуемая поверхность теплообмена составит

 (м²)

Из таблицы 2.3 [4] следует, что из выбранного ряда не подходит ни один теплообменник.

 

Вариант 2.

D = 159, 25x2, z = 1, n/z = 13/1 = 13.

;

.

 Вт/(м²×К).

Площадь сечения потока в межтрубном пространстве между перегородками  м² ([4], с.52), тогда

 Вт/(м²×К).

 Вт(м²×К)

 

В соответствии с таблицей 2.2 [4] примем термические сопротивления одинаковыми, равными м²×К/Вт. Коррозионная активность воды диктует выбор нержавеющей стали в качестве материала труб. Теплопроводность нержавеющей стали примем равной  Вт/(м²×К).

(м²×К/Вт).

Коэффициент теплопередачи равен:

 (Вт/м²×К).

Требуемая поверхность теплообмена составит

 (м²)

Из таблицы 2.3 [4] следует, что из выбранного ряда не подходит  ни один теплообменник.

               

Вариант 3.

3. D = 273, 25x2, z = 1, n/z = 37/1 = 37.

;

.

 Вт/(м²×К).

Площадь сечения потока в межтрубном пространстве между перегородками  м² ([4], с.52), тогда

 Вт/(м²×К).

 Вт(м²×К)

В соответствии с таблицей 2.2 [4] примем термические сопротивления одинаковыми, равными м²×К/Вт. Коррозионная активность воды диктует выбор нержавеющей стали в качестве материала труб. Теплопроводность нержавеющей стали примем равной  Вт/(м²×К).

(м²×К/Вт).

Коэффициент теплопередачи равен:

 (Вт/м²×К).

Требуемая поверхность теплообмена составит

 (м²)

Из таблицы 2.3 [4] следует, что из выбранного ряда подходит теплообменник с трубами длинной 3 м и номинальной поверхностью 9 м², при этом запас будет равен:

Масса теплообменника – 649 кг.

 

Рассмотрим дополнительный вариант 4.

D = 325, 25х2, z = 2, n/z = 56/2 = 26

;

.

 Вт/(м²×К).

Площадь сечения потока в межтрубном пространстве между перегородками  м² ([4], с.52), тогда

 Вт/(м²×К).

 Вт(м²×К)

В соответствии с таблицей 2.2 [4] примем термические сопротивления одинаковыми, равными м²×К/Вт. Коррозионная активность воды диктует выбор нержавеющей стали в качестве материала труб. Теплопроводность нержавеющей стали примем равной  Вт/(м²×К).

(м²×К/Вт).

Коэффициент теплопередачи равен:

 (Вт/м²×К).

Требуемая поверхность теплообмена составит

 (м²)

Из таблицы 2.3 [4] следует, что из выбранного ряда подходит теплообменник с трубами длинной 2 м и номинальной поверхностью 9 м², при этом запас будет равен:

Масса теплообменника кг.

Масса этого теплообменника на 99 кг меньше массы теплообменника в варианте 3 при меньшей длине трубы, имея при этом немного меньший запас поверхности.

 

 

⇐ Предыдущая1234567Следующая ⇒

Поделиться: