Курсовая работа: Расчет тарельчатой ректификационной колонны

S_мтр = 0,045 м² ; тогда

Re₂ = 21.8∙0,025/(0,045∙0,000804)=I5 064;

Рг₂ = 418О∙0,000804/0,618 = 5,44.

В соответствии с формулой (2.16) коэффициент теплоотдачи к жидкости, движущейся в межтрубном пространстве, составит:

α₂ = (0,618/0,025)∙0,24∙(15064)^0,6 -(5,44)^0,36 = 3505 Вт/(м² ∙К).

Оба теплоносителя'— мало концентрированные водные растворы; поэтому в соответствии с табл. 2.2 примем термические сопротивления загрязнений одинаковыми, равными r _з1 = r _з2 = 1/2900 м² ∙К/Вт. Повышенная коррозионная активность этих жидкостей диктует выбор нержавеющей стали в качестве материала труб. Теплопроводность нержавеющей стали примем равной λ_ст =17,5 Вт/(м∙К). Сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений равна

∑δ/λ=0,002/17,5 + 1/2900+ 1/2900 = 0,000804 м² ∙К/Вт.

Коэффициент теплопередачи равен

К= 1/(1/2330+1/3505 + 0,000804) =659 Вт/(м² ∙К).

Требуемая поверхность составит

F = I 822 650/(33,2∙659) =83,4 м² .

Из табл. 2.3 следует, что из выбранного ряда подходит теплообменник с трубами длиной 6,0 м и номинальной поверхностью /^г ₁ ^ = 97 м² . При этом запас

∆= (97-83.4) ∙100/83,4= 16,4%.

Масса теплообменника (см. табл. 2.8) M_1к = 3130 кг.

Вариант 2К.Аналогичный расчет дает следующие результаты: Re₁ = 16 770, α₁ = 3720 Вт/(м² ∙К), Re₂ =11308, α₂ = 3687 Вт/(м² ∙К), К = 744 Вт/(м² ∙К). F =

=74,1 м² . Из табл. 2.3 следует, что теплообменник длиной 4,0 м имеет недостаточный запас поверхности (∆<1О%), поэтому для данной задачи он непригоден. Теплообменник длиной 6,0 м, поверхностью 119 м² , не имеет преимуществ по сравнению с вариантом IK, так как при большей массе (M_{2 K} = 3380 кг) он заведомо будет иметь большее гидравлическое сопротивление.

Вариант ЗК. Результаты расчета: Re₁ = 10 540, α₁ = 1985 Вт/(м² -К),

Re₂ = 9694, α₂ = 2707 Bt/(m² ∙K), K = 596 Вт/(м² ∙К), F=92,4 м² . Из табл. 2.3 следует, что теплообменник с трубами длиной 4,0 м, номинальной поверхностью F_{3 K} =121 м² подходит с запасом ∆ = 30,9 %. Его масса

M_{3 K} = 3950 кг больше, чем в варианте 1K, однако в полтора раза меньшая длина /_с * труб выгодно отличает его от варианта 1К. Помимо большей компактности такой теплообменник должен иметь меньшее гидравлическое сопротивление в межтрубном пространстве. Стремясь получить еще меньшую длину труб, целесообразно рассмотреть дополнительный вариант — 4К

Варнант 4К. D=800 мм, d_H = 20X2 mm, z = 6, n/z = 618/6= 103.

Результаты расчета: Re₁ =8560, α₁ =2030 Вт/(м² ∙К), Re₂ = 7754,

α₂ = 2941 Вт/(м² ∙К)

К=611 Вт/(м² ∙К), F=90,3 м² .

Из табл. I Приложения видно, что теплообменник с трубами длиной 3,0 м, номинальной поверхностью F_{4 K} = 116 м² подходит с запасом ∆ = 28,5 %. Его масса M_{4 K} = 3550 кг, что на 400 кг меньше, чем в варианте ЗК.

Дальнейшее сопоставление трех конкурентоспособных вариантов (IK, ЗК и 4К) проводят по гидравлическому сопротивлению.

2.2 Расчет гидравлического сопротивления кожухотрубчатых теплообменников

Гидравлический расчет проводят по формулам, приведенным ниже.

В трубном пространстве перепад давления определяют по формуле (1.1), в которой длина пути жидкости равна Lz . Скорость жидкости в трубах

ω_тр =