Курсовая работа: Подбор теплообменника для проведения процесса охлаждения и конденсации пара толуола
QВ = 0,95∙219920,85 = 208924,8 Вт.
GВ = QВ /[cВ ∙( TВ2 -TВ1 )], (2.3)
где GB ─ массовый расход воздуха, кг/с; cВ = 1007,3 Дж/кг·К ─ теплоемкость воздуха, при его температуре tB = 42,5 °С [3].
GВ = 208924,8 /[1007,3∙(60-25)] = 5,9 кг/с.
2.3 Вычисление средней разности температур теплоносителей
Принимаем схему движения теплоносителей ─ противоток.
Тогда разность температур на входе ─ Δtвх и на выходе ─ Δtвых из теплообменника соответственно равны:
Δtвх = |ТА1 -ТВ2 | = |160-60| = 100 °С;
Δtвых = |ТА2 -ТВ1 | = |110,8-25| = 85,8 °С.
Средняя разность температур теплоносителей:
Δtср = (Δtвх + Δtвых )/2, (2.4)
Δtср = (100 + 85,8)/2 = 92,9 °С.
2.4 Нахождение ориентировочной поверхности теплообмена Fор и выбор рассчитываемого теплообменника
Решение вопроса о том, какой теплоноситель направить в трубное пространство, обусловлено его температурой, давлением, коррозионной активностью, способностью загрязнять поверхности теплообмена, расходом и др. В рассматриваемом примере в трубное пространство целесообразно направить толуол, так как он является наиболее взрывопожароопасным теплоносителем. Это позволит снизить вероятность возникновения аварийной ситуации при эксплуатации теплообменника.
Ориентировочное значение поверхности:
Fор. = Q/(K∙∆tср ), (2.5)
где К ─ приблизительное значение коэффициента теплопередачи.
В соответствии с таблицей 2.1[2] примем Кор = 45 Вт/м2 ∙К.
Fор. = 219920,85/(45∙92,9) = 52,9 м2
Рассчитаем необходимое число труб, приходящееся на один ход теплообменника
n/z = 4∙GА /(π∙dвн ∙µА ∙ Reop ), (2.6)
где n ─ число труб; z ─ число ходов по трубному пространству; dвн ─ внутренний диаметр труб, м;
Примем ориентировочное значение Reop = 15000 , что соответствует развитому турбулентному режиму течения в трубах. Очевидно, такой режим возможен в теплообменнике, у которого число труб, приходящееся на один ход, равно:
─ для труб диаметром dн = 20×2 мм ─
n/z = 4∙2,92/(3,14∙0,016∙0,000009635∙15000) = 1608,6;
─ для труб диаметром dн = 25×2 мм ─
n/z = 4∙2,92/(3,14∙0,021∙0,000009635∙15000) = 1225,6.
В соответствии с ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79 соотношение n/z принимает наиболее близкое к заданному значению у теплообменника параметры, которого представлены в таблице 2.1.
Таблица 2.1 ─ Параметры кожухотрубчатого теплообменника согласно ГОСТ 15120-79 и ГОСТ 15122-79
| D, мм | dн , мм | z | n | L, м | F , м2 |
| 1000 | 0,025 | 1 | 747 | 3 | 176 |