3.3. Расчёт холодильника упаренного раствора.

3.3.1. Определение средних температур теплоносителей.

Рис. 2 Температурная схема движения теплоносителей при противотоке

t_кон ,t’_кон – температура упаренного раствора до и после холодильника, С;

t_нач.в,t_кон.в – температура охлаждающей воды до и после холодильника, С;

Конечную температуру воды и упаренного раствора выбираем самостоятельно, причём t’_кон следует принять из интервала 40-30 С.

По формулам (24-26) определяем:

t_б = 89.168 – 35 = 54.168 С

t_м = 40 – 13 = 27 С

С

Среднюю температуру воды найдём как среднее арифметическое t_вод.ср., С:

t_вод.ср= (t_нач.в+t_кон.в)/2 (38)

t_вод.ср= (13+35)/2=24 С

Средняя температура раствора t_ср.р, С:

t_ср.р= t_вод.ср+t_ср (39)

t_ср.р=24 + 39.02 = 63.02 С

3.3.2. Тепловой баланс холодильника.

Количество теплоты, которое необходимо отвести от раствора для его охлаждения:

Q= G_конс_кон(t_кон-t’_кон) (40)

где G_кон – расход упаренного раствора кг/с;

с_кон – удельная теплоёмкость раствора при t_ср.р.­ и Х_кон, Дж(кгК)

Удельная теплоёмкость раствора с_кон раствора при t_ср.р.­ и Х_кон

(Приложение 2, п.3):

с_кон=3937 Дж(кгК)

Расход упаренного раствора G_кон,кг/с по формуле (2):

G_кон=1.164 кг/с

Q=1.1643937(89.168-40)=2.25310⁵ Вт

Так как вся отводимая от раствора теплота передаётся охлаждающей воде, то её расход можно найти по формуле:

(41)

где G_вод – расход охлаждающей воды, кг/с;

с_вод – теплоемкость воды при температуре t_вод.ср.,Дж/(кгК)

Удельная теплоемкость воды при температуре t_вод.ср (Приложение 2 п.3):

с_вод=4187 Дж/(кгК)

кг/с

3.3.3. Ориентировочный расчёт холодильника.

Зададимся ориентировочным коэффициентом теплопередачи от жидкости к жидкости / 2, табл. 4.8 /:

К_ор=1000 Вт/(м²К)

Рассчитаем ориентировочную площадь теплообмена по формуле (23);

м²

Рассчитаем скорость течения раствора _тр по трубному пространству холодильника с диаметром труб d=20 мм и площадь сечения S_тр трубного пространства, необходимые для обеспечения турбулентного режима течения раствора по формулам (29, 30).

Плотность раствора _р и коэффициент динамической вязкости _р при t_ср.р. и Х_кон (Приложение 2, п.1, п.2)

_р=1018 кг/м³

_р=4.60610^-4 Пас

м/с

м²

Рассчитаем скорость течения в воды межтрубном _межтр и площадь сечения S_межтр межтрубного пространства, необходимые для обеспечения турбулентного режима.

(42)

Плотность воды _в и коэффициент динамической вязкости _в при t_вод.ср. (Приложение 2, п.1,п.2)

_в=996.467 кг/м³

_в=9.08210^-4 Пас

Эквивалентный диаметр при поперечном обтекании равен наружному диаметру трубы d.

м/с

(43)

м²

3.3.4. Выбор холодильника упаренного раствора.

Для обеспечения турбулентного режима номинальные площади проходных сечений трубного и межтрубного пространств должны быть меньше рассчитанных. Исходя из площади теплообмена и величин полученных проходных сечений мы должны выбрать теплообменник с наиболее подходящими параметрами, проанализировав данные расчёта делаем вывод, что для обеспечения требуемых параметров, необходимо использовать два, последовательно соединённых одноходовых аппарата. По каталогу / 3, табл. 2.3 /

Таблица 3. Параметры кожухотрубчатого теплообменника

D, мм	d, мм	Число ходов	n, шт.	Np	F, м2	Sтр.,м2	Sмежтр.,м2
					L=3 м
159	20	1	19	5	3.5	0.004	0.005