Проектування теплообмінника для нагрівання цільвого компоненту

У середньому організм людини (маса тіла 70 кг) містить близько 140 г  калію. Тому для нормальної життєдіяльності з їжею в організм повинен надходити 2-3 г калію на добу. Багаті калієм такі продукти, як родзинки, курага, горох та інші.

7. Особливості поводження з металевим калієм: металевий калій може викликати дуже сильні опіки шкіри, при попаданні найдрібніших частинок калію в очі виникають важкі ураження з втратою зору, тому працювати з металевим калієм можна тільки в захисних рукавичках і окулярах. Калій що спалахнув, заливають мінеральним маслом або засипають сумішшю тальку і NaCl. Зберігають калій в герметично закритих залізних контейнерах під шаром зневодненого гасу або мінерального масла.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Розрахунок теплообмінника
1. Розрахунок теплового навантаження.

Вихідні дані для  розрахунку: Продуктивність по цільовій речовині _{,температура кипіння цільового компоненту при надлишковому тиску РГП = 0,3 МПа, складе t2 = 107 ⁰ С. Фізико-хімічні властивості при температурі кипіння: густина ρ2 = 1173 кг/м³, динамічна в’язкість μ2 = 0,00024 Па*с, поверхневий натяг σ2 = 0,0583 Н/м, середня масова теплоємність с2 = 4200 Дж/(кг*К), теплопровідність λ2 = 0,720 Вт/(м*К),питома теплота випаровування r2 = 2350000 Дж/кг.}

_{В якості теплоносія використовуємо насичену водяну пару при надлишковому тиску РГП = 0,3 МПа, температура конденсації складе t1 = 132,9 ⁰ С. Фізико-хімічні властивості: густина ρ1 = 1618 кг/м³, динамічна в’язкість μ1 = 0,0003 Па*с,теплопровідність λ1 = 0,686 Вт/(м*К), питома теплота конденсації r1 = 2171000 Дж/кг.}

Для визначення теплового навантаження використаємо наступну залежність:

де  - теплове навантаження, Вт.

2. Розрахунок теплового балансу.

Витрати граючої пари визначаємо з рівняння теплового балансу:

_де

       - теплове навантаження, Вт.

       - масовий розхід граючої пари, кг/с;

3. Визначення різниці температур

 

4. Приблизна оцінка K_ор ,F_ор

В трубний простір  направляємо технічну воду, оскільки вона має більший розхід. Це дозволить вирівняти швидкості руху теплоносіїв та відповідні коефіцієнти тепловіддачі, збільшуючи тим самим коефіцієнт теплопередачі. Крім того, направляючи потік холодної рідини в між трубний простір, можна відмовитись від теплоізоляції кожуха теплообмінника.

Орієнтовно  приймемо значення К_ор = 1400 Вт/(м²×К).

Орієнтовне  значення поверхні теплообміну складатиме:

З таблиць вибираємо  теплообмінник з близькою поверхнею теплообміну, рівною 937 м² , діаметром кожуха 1200 мм, числом ходів z=2.

5. Вибір нормалізованого варіанту конструкції.

З таблиць для  обчисленого значення поверхні теплообміну  вибираємо теплообмінник з наступними параметрами:

D = 1200 мм; d_н = 20х2 мм; z = 2;H = 9 м.

6. Розрахунок поверхні тепловіддачі

Питоме теплове  навантаження:

Для визначення f(q₁ ) визначаємо коефіцієнти А та B:

_{В якості матеріалів труб нержавіючу сталь. Теплопровідність нержа-віючої сталі приймемо рівною  . Термічний опір забруднень rз2 = 1/5800 м²*К/Вт}

_{Сума  термічних опорів стінки та забруднень рівна:}

_Тоді

_{Приймемо  . Тоді} 

_{Уточнене  значення q3 визначаємо в точці перетину з віссю абсцис хорди, проведеної з точки (35112;0,92) в точку (40000;3,28) перетину з віссю абсцис хорди, проведеної з точки (35112;100,35) для залежності f(q) від q:}

_{Потрібна  поверхня теплообміну  складає}

З таблиць для  обчисленого значення поверхні теплообміну  вибираємо теплообмінник з наступними параметрами:

D = 1400 мм; d_н = 25х2 мм; z = 2;H = 9 м.

7. _{Гідравлічний розрахунок.}

_{Швидкість руху рідини в трубах:}

Критерій Рейнольдса:

_{Коефіцієнт тертя}

 _{Діаметр штуцерів в  розподільчій камері d тр.ш = 0,35 м, швидкість в штуцерах}

_{В трубному просторі присутні місцеві опори: вхід в камеру, вихід з камери , один поворот на 180^о .}

_{Гідравлічний  опір трубного простору:}

 

_{Число рядів труб, що омиваються потоком в міжтрубному просторі}

_{Приймемо  m = 25.}

_{Число сегментних перегородок х = 14.}

_{Діаметр штуцерів до кожуху d мтр.ш = 0,35 м , швидкість в штуцерах:}

_{Швидкість води в найбільш вузькому січенні між трубного простору площею S = 0.174 м²  рівна}

_{В міжтрубному просторі присутні місцеві опори: вхід та вихід рідини з штуцера , 6 поворотів через сегментні перегородки ( х = 14 ), і 15 опорів трубного пучка при його поперечному обтіканні ( х + 1 = 15 ) .}

_{Гідравлічний  опір міжтрубного  простору:}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Список використаних джерел.

 

1. http://www.alhimikov.net/
2. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. “Примеры и задачы по курсу процесов и апаратов химической технологии”-Л.:1987р.
3. Дитнерський Ю.Й. “ Основные процеси и апарати химической технологии ”-М.: 1991.