м2.

Для обеспечения турбулентного течения воды при Re>10000 скорость в трубах должна быть больше w1

м/с,

Где μ2 – динамический коэффициент вязкости воды при средней температуре t2=280 С, μ2=0,818*10-3 Па с;

d2- внутренний диаметр труб, d2=0,021 м;

ρ2= 995 кг/м3- плотность воды при t2=280 С.

Число труб 25х2 мм, обеспечивающих объемный расход воды при Re=10000

.

Условию n<30 и F<130 м2 удовлетворяет теплообменник шестиходовой диаметром 800 мм с числом труб на один ход трубного пространства n=384/6=64.

Уточняем значение критерия Рейнольдса Re

.

Критерий Прандтля для воды при средней температуре t1=28 ºС равен

,

где λ1=0,605– коэффициент теплопроводности воды при t1=28 ºС (рисунок Х [1]);

с1=4190 Дж/(кг·К) – средняя удельная теплоемкость воды при t1=28 ºС (рисунок XI [1]); μ1=0,818·10-3 Па·с – динамический коэффициент вязкости воды при t1=28 ºС (таблица VI [1]).

Рассчитаем критерий Нуссельта для воды

,

где ε1=1.

Отношение (Pr1/Prст1)0,25 примем равным 1,1 (с последующей проверкой).

Таким образом, коэффициент теплоотдачи для воды равен

Вт/(м2·К).

Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара смеси метанола и этанола на пучке горизонтальных труб

Вт/м2К,

где - коэффициент теплопроводности смеси при t1=66 ºС (рисунок Х [1]); =0,198 Вт/м2К,

динамический коэффициент вязкости смеси при t1=66 ºС (таблица VI [1]),

Примем тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны греющего пара 1/rзагр.2=5800 Вт/(м2·К), со стороны смеси 1/rзагр.1=5800 Вт/(м2·К) (таблица ХХХI [1]). Коэффициент теплопроводности стали λст=46,5 Вт/(м2·К) (таблица ХХVII [1]); δ=0,002 м – толщина стенки.

Находим сумму термических проводимостей стенки и загрязнений

Вт/(м2·К).

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2·К).

Поверхностная площадь теплового потока

Вт/м2,

где Δtср=37,5 ºС – средняя разность температур.

Проверяем принятое значение (Pr1/Prст1)0,25. Определим

ºС,

ºС.

Определим критерий Прандтля при tст1=39,98 ºС

,

где λ1=0,6– коэффициент теплопроводности воды при tст1=39,98ºС (рисунок Х [1]);

с1=4190Дж/(кг·К) – средняя удельная теплоемкость воды при tст1=39,98ºС (рисунок XI [1]);

μ1=0,72·10-3 Па·с – динамический коэффициент вязкости воды при tст1=39,98ºС (таблица [1]).

Следовательно,

Было принято (Pr1/Prст1)0,25 =1,05. Разница

Расчетная площадь поверхности теплообмена

м2.

Принимаем к установке шестиходовой теплообменник с F=60 м2.

Внутренний диаметр кожуха Dн=800 мм;

Общее число труб n=384;

Поверхность теплообмена F=60 м2;

Длина труб L=2 м;

Диаметр трубы d=25х2 мм.

Запас площади поверхности теплообмена

4.3 Расчет холодильника для дистиллята

В холодильнике происходит охлаждение дистиллята до температуры конденсации до 300С.

65,50С 300С

380С 180С

Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от дистиллята в дефлегматоре пара

Принимаем К=300Вт/м2·К.

Поверхность теплообмена холодильника дистиллята находим из основного уравнения теплопередачи

C запасом принимаем 1-х ходовой теплообменник с поверхностью F = 9м2 (табл. 4.12, с 215 [1])

Характеристика теплообменника

Диаметр кожуха наружный 273мм

Диаметр труб 252мм

Длина труб 3,0м

Количество труб 62

4.4 Расчет холодильника для кубового остатка

В холодильнике кубового остатка происходит охлаждение кубовой жидкости от температуры кипения до 300С.

770С 300С

380С 180С

Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от кубовой жидкости

Принимаем К=300Вт/м2К

Поверхность теплообмена холодильника кубовой жидкости

C запасом принимаем 2-х ходовой теплообменник с поверхностью F = 57м2 (табл. 4.12, с 215 [1])

Характеристика теплообменника

Диаметр кожуха 600м

Диаметр труб 252мм

Длина труб 3,0м

Количество труб 240

4.5 Расчет подогревателя

Служит для подогрева исходной смеси от tн = 18-20оС до температуры tF = 76,2oC. Исходная смесь подогревается водяным насыщенным паром с температурой 100оС.

Температурная схема процесса

110 – 110

28 – 76,2

; .

ºС.

Определим среднюю температуру смеси

ºС.

Объемный расход смеси

м3/с,

где ρ1=858,7 кг/м3 – средняя плотность в колонне при t1=55,6 ºС (таблица IV [1]);

G1=1,32 кг/с – массовый расход смеси.