Курсовая работа: Подбор теплообменника для проведения процесса охлаждения и конденсации пара толуола
Таблица 2.2─Параметры нестандартного кожухотрубчатого теплообменника
| D, мм | dн , мм | z | n | L, м | F , м2 |
| 1000 | 0,025 | 1 | 747 | 1 | 58,67 |
2.5 Расчет коэффициента теплопередачи K
Коэффициент теплопередачи K рассчитывается по формуле (2.7):
К = (1/α1 +δст /λст +rз1 + rз2 +1/α2 )-1 , (2.7)
где α1 и α2 ─ коэффициенты теплоотдачи со стороны теплоносителей, Вт/(м2 ∙К); λст ─ теплопроводность материала стенки, Вт/(м∙К); δст ─ толщина стенки, м; 1/rз1 и 1/rз2 ─ термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки, Вт/(м2 ∙К).
Сумма термических сопротивлений со стороны стенки и загрязнений равна:
Σδ/λ = δст /λст + rз1 + rз2 , (2.8)
При δст = 2 мм = 0,002 м, Для стали сталь 20 теплопроводность λст = 46,5 Вт/(м∙К). 1/rз1 = 5800 Вт/(м2 ∙К), 1/rз2 = 2800 Вт/(м2 ∙К) [3], термическое сопротивление со стороны стенки равно:
Σδ/λ= 0,002/46,5+1/5800+1/2800 = 5,7∙10-4 м2 ∙К/Вт
Действительное число Re вычисляется по формуле:
ReA = 4∙GА ∙z/(π∙dвн ∙n∙µА ) (2.9)
ReA = 4∙2,92∙1/(3,14∙0,021∙747∙0,000009635) = 24610,56
Коэффициент теплоотдачи со стороны толуола к стенке α1 равен:
α1 = λ/dвн (0,023∙Re0,8 ∙(Pr/Prст )0,25 ∙Pr0,4 ), (2.10)
где Ргст ─ критерий Прандтля, рассчитанный при температуре стенки tст .
РгA = cA ∙µА /λA = 1530,8∙0,9635 ∙10-5 /0,022 = 0,67
Среднюю температуру воздуха определим, как среднее арифметическое его начальной и конечной температур:
ТВ = (ТВ1 +ТВ2 )/2 = (60+25)/2 = 42,5 °С
Среднюю температуру толуола определяется следующим образом:
ТA = ТB + Δtcp = 42,5 + 92,9 = 135,4 °С
Температуру стенки можно определить из соотношения
tст = Tср ± Δt, (2.11)
где Tср ─ средняя температура теплоносителя, Δt ─ разность температур теплоносителя и стенки.
Расчет α1 - ведем методом последовательных приближений.
В первом приближении примем Δt1 = 60 °С. Тогда
tст1 =135,4 - 60 = 75,4 °С
РгАст =cAст ∙µАст /λAст = 1320,5∙0,8348 ∙10-5 /0,0153 = 0,72
α1 = (0,0153/0,021)∙0,023∙24610,560,8 ∙(0,67/0,72)0,25 ∙0,670,4 = 65,68 Вт/(м2 ∙К)
Для установившегося процесса передачи тепла справедливо уравнение: