Расчеты кожухотрубчатых холодильников

Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для охлаждения кубового остатка ректификационной колонны в количестве G₁=6,0 кг/с от t_1н=102,5 ⁰С до t_1r=30 ⁰C. Кубовый остаток – коррозионноактивная органическая жидкость, которая при средней температуре t₁=0,5(t_1н +t_1к) = 66⁰ имеет следующие физико-химические характеристики : р=986 кг\м³ ; ₁=0,662 Вт\(м*К); ₁=0,00054Па*с; с₁=4190Дж\(кг*К); ₁=0,00048 К^-1. Охлаждение осуществить водой с t_2н=20 ⁰С и t_2к= 40 ⁰С.

Расчет теплообменников проводится последовательно в соответствии с общей блок-схемой.

1)Определение тепловой нагрузки

Q=6,0*4190(102,5-30)=1820000 Вт

2)Расход воды определяем из уравнения теплового баланса.

G₂= кг\с

Где 4180Дж\(кг*К)-теплоемкость воды с₂ при ее средней температуре t2=0.5(t_2н+ t_2к)=30⁰. Остальные физические характеристики воды при этой температуре: р₂ = 996 кг\м³; ₂ = 0,618 Вт\(м*К); ₂ = 0,000804 Па*с.

3)Среднелогарифмическая разность температур в теплообменнике

t_ср.лог = град

4) Ориентировачный выбор теплообменника.

Решение вопроса о том, какой из теплоносителей направить в трубное пространство, определяется его давлением, коррозионной активностью, способностью загрязнять поверхности теплообмена и др. Рассматриваемый пример относится к такому случаю, когда коррозионноактивную среду – кубовый остаток – целесообразно направить в трубное пространство, а охлаждающую воду – в межтрубное.

Примем ориентировочное значение R_е10р= 15000, соответствующее развитому турбулентному режиму течения в трубах. Очевидно такой режим возможен в теплообменниках, у которых число труб n, приходящейся на один ход по трубам диаметром d_н= 20*2 мм, равно

Для труб диаметром d_н=25*2 мм

Минимальное ориентировочное значение коэффициента тепло передачи, соответствующее турбулентному течению теплоносителей, равно К_ор =800 Вт\(м²*Л). При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит

F_ор = м²

Как видно теплообменник с близкой поверхностью имеют диаметр кожуха 600-800 мм. При этом многоходовые аппараты с числом ходов z= 4 или 6 имеют соотношения n\z, близкие к 50.

В многоходовых теплообменниках средняя движущая сила несколько меньше, чем в одноходовых, в следствие возникновения смешанного взаимного направления движения теплоносителей. Соответствующую поправку для средней разности температур;

Р= R=

t=0.77 и t_ср =28,6*0,77=22,0 ⁰С

С учетом этих оценок ориентировочная поверхность составит

F_ор= м²

Лекция №6

Сушильные процессы