3.3.2 Тепловий розрахунок та елементи конструктивного

розрахунку апарату

Теплове навантаження переохолоджувача:

Вт

Температурні умови процесу. Температура аміаку, на виході із переохолоджувача на 2 – 3 ^оС вище температури води, що надходить у апарат 11, с. 152. Приймаємо початкову температуру води 20^оС. Нагрів води у переохолоджувачі складає 3 – 4^оС 11, с. 152. Приймаємо 3^оС, тоді кінцева температура води складає 20 + 3 = 23^оС

Витрати води на переохолодження складають:

кг/с

Температурна схема для протитоку:

30  24

23  20

13 4

Середня різниця температур ^оС

Середня температура аміаку: ^оС

Середня температура води: ^оС

Фізико – хімічні константи рідкого аміаку при середній температурі

кг/м³ 8, с. 804

Па с 8, с. 806

Вт/(м К) 8, с. 810

Дж/(кг К) 8, с. 822

Фізико – хімічні константи води при середній температурі

кг/м³ 8, с. 804

Па с 8, с. 806

Вт/(м К) 8, с. 810

Дж/(кг К) 8, с. 822

Приймаємо до розрахунку переохолоджувач типу ПП з діаметром внутрішньої труби 38 Х 3,5 мм. Приймаємо також стійкий турбулентний режим руху води по трубному простору апарата, тобто Re = 10000. Із формул:

й

визначаємо

Отже для забезпечення турбулентного режиму руху води достатньо встановити односекційний (одно поточний) апарат з діаметром зовнішньої труби 57 Х 4 мм

Із рівняння витрат визначаємо швидкість руху води:

м/с

Визначимо режим руху води:

Отже режим руху перехідний.

Визначимо коефіцієнт тепловіддачі для води при Re = 6585:

7, с. 152

Оскільки у переохолоджувачіі вода нагрівається, то , тому

Вт/(м² К)

Визначимо коефіцієнти тепловіддачі зі сторони рідкого аміаку

м²

Швидкість аміаку :

м/с

Еквівалентний діаметр міжтрубного простору:

м

Критерій Рейнольда для аміаку:

Критерій Прандтля для аміаку:

При русі рідини у кільцевому каналі розрахункова формула для критерію Нуссельта:

1, с.284

Коефіцієнт тепловіддачі аміаку:

Вт/(м² К)

Визначаємо термічний опор стінки з урахуванням забруднень

де r₁ – термічний опор накипу зі стороні води, r₁ = , (м К)/Вт

r₂ – термічний опор накіпу зі сторони рідкого аміаку r₁ = ,(м К)/Вт

_ст – товщина стінки трубки, м;

_ст – теплопровідність сталі, Вт/(м К), _ст = 46,5 Вт/(м К) 7, с. 512

(м К)/Вт

Визначаємо коефіцієнти теплопередачі:

Вт/(м² К)

м²

Приймаємо до установки переохолоджувач з характеристикою, що приведена у таблиці 2.2

Таблиця 2.2 Характеристика переохолоджувача 11, с. 152.

Поверхня охолодження	Кількість паралельних потоків	Кількість труб у апараті	Довжина труб L, мм
0,36	1	1	3000

Встановлюємо 4 апарата з заданої характеристикою

F_заг = 4 · 0,36 = 1,44 м²

Запас поверхні складає:

3. Розрахунок діаметру штуцерів.

Приймаємо відповідно рекомендацій 1,с.187 швидкість руху

води 2 м/с; аміаку рідкого 3 м/с. Відповідно рівняння масових витрат, діаметр штуцеру визначаємо з формули:

Діаметр штуцеру для вводу та виводу води:

Встановлюємо перехідної патрубок та приймаємо стандартний штуцер діаметром 383 мм.

Уточнюємо швидкість води у штуцері:

м/с

що знаходиться у межах норми

Діаметр штуцеру для вводу та виводу рідкого аміаку:

Приймаємо стандартний штуцер діаметром 384 мм.

Уточнюємо швидкість аміаку у штуцері:

м/с

що декілька менш норми, тому встановлюємо перехідної патрубок та приймаємо стандартний штуцер