Расчет  теплообменника

 

Расчет  теплообменника 

Рассчитать  и выбрать спиральный нагревателя для нагрева 30000 кг/ч этилового спирта от 40 до 90 градусов.

Исходные  данные для расчета геометрических параметров спирального нагревателя. Начальная температура нагревающей воды 140 градусов по Цельсию, конечная – 120. Движение теплоносителей – противоток. Физические параметры теплоносителей при средней температуре потоков (при для С₂Н₅ОH, при для H₂O). Данный процесс следует проводить при давлении P = 0,4 МПа. 

Тепловой  расчёт

 

1. Определяем  количество тепла, передаваемого  в единицу времени.

Расход  нагревающей воды

Средняя разность температур:

                                                    

2. Эквивалентный  диаметр спирального теплообменника  выбираем по формуле

Приняв  ширину канала м, а получаем м.

3. Найдем объемный расход жидкостей:

4.Принемаем  предварительно по табл.2 значение  коэффициента теплопередачи   _.

_{Ориентировочная площадь поверхность  теплообмена равна:}

_{Выбираем предварительно теплообменник со следующими параметрами:}

Поверхность теплообмена  ; ширина канала ; ширина ленты .

5. Скорость  движения раствора С₂Н₅ОH по каналу теплообменника:

 м/с

Скорость  нагревающей воды в канале теплообменника:

 м/с

6. Определяем  значение критерия Рейнольдса  для этилового спирта:

7. Приняв  диаметр спирали теплообменника  D_c=1 м, находим критическое значение Re.

8. Определяем  коэффициент теплоотдачи от раствора  С₂Н₅ОH к стенке.

Откуда  Вт/м^2.К

Определяем  значение Рейнольдса для воды:

Определяем  коэффициент теплоотдачи от воды к стенке:

Откуда  Вт/м^2.К

9. Задаваясь  толщиной стенки спирального  теплообменника  м и материалом стенки из стали X18H10T  с коэффициентом теплопроводности Вт/(м^.К), и термическим сопротивлениям по сторонам стенок  r_1з и r_2з ( ), находим значение коэффициента теплопередачи:

 Вт/м^2.К

10. Находим  поверхность теплообмена спирального  теплообменника:

 м²

Принимаем теплообменник с площадью поверхности  ; длиной канала ; диаметром штуцера ; ширина канала ; ширина ленты .

Геометрический  расчёт

 

1. Число  витков спирали, необходимое для  получения эффективной длины,  определяется по уравнению

Где м

       м (r принимаем равной 0,015 м)

2. Наружный  диаметр спирали теплообменника  с учетом толщины листа определяется по формуле

Где - число витков обеих спиралей

3. Зная  наружный диаметр спирали, находим  Re_кр:

Таким образом для этилового спирта С₂Н₅ОH , для воды .

Для этилового  спирта С₂Н₅ОH потеря напора равна:

 

Заключение

 

Расчет  показывает, что для данной технологической  задачи наиболее подходит теплообменник  спиральный 1-1-50-6-К ГОСТ 12067-80.

• площадь поверхности ;
• ширина канала ;
• ширина ленты .
• длина канала ;
• число витков обеих спиралей N=30
• диаметр штуцера .

 

Список  использованной литературы

 

1. Барановский Н.В., Коваленко Л.М., Ястребецкий  А.Р. Пластинчатые и спиральные теплообменники, М.: Машиностроение., 1973. – 288 с.
2. Доманский И.В., Соколов В.П. Машины и аппараты химических производств под редакцией В. Н. Соколова, Л.: Машиностроение, 1982, - 384 с.
3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1981. – 560 с.