Определим коэффициент теплоотдачи метанола для зоны конденсации (межтрубное пространство)

формула для горизонтальной трубы, где:

- коэффициент (при )

– длина трубок, (м)

– число трубок

– расход пара (кг/с)

– теплопроводность метанола ( ), при t=64.7 ⁰С

– вязкость метанола ( ), при t=64.7 ⁰С

- плотность метанола ( = 751 (кг/м3)), при t=64.7 ⁰С

Определим коэффициент теплопередачи метанола для зоны конденсации (межтрубное пространство)

Критерий Рейнольдса:

- расход метанола (кг/с)

– эквивалентный диаметр (м)

- вязкость метанола при (по рис. V для 57,2⁰С )

Ламинарный режим

Критерий Прандтля:

- теплоемкость метанола ( =2681,6 ), при = 57.2⁰С

- теплопроводность метанола ( ), при = 57.2⁰С

Критерий Грасгофа:

- коэффициент объемного расширения ( =1.29*1000)

Критерий Нуссельта:

=1

(Пояснение относительно расчета критерия Нуссельта выше)

Ищём :

– коэффициент теплоотдачи метанола для зоны охлаждения

Находим расчётный коэффициент :

- загрязнение тепловой проводимости загрязнений стенок (дистиллированная вода)

( )

- загрязнение стенок со стороны оборотной воды ( ) (по табл. XXXI )

- толщина трубок, (м)

- теплопроводность материала стали (по табл. XXVIII )

Находим расчетную площадь теплообмена для охлаждения пара :

Находим расчётный коэффициент :

- загрязнение тепловой проводимости загрязнений стенок (дистиллированная вода)

( )

- загрязнение стенок со стороны оборотной воды ( ) (по табл. XXXI )

- толщина трубок, (м)

- теплопроводность материала стали (по табл. XXVIII )

Находим расчетную площадь теплообмена для охлаждения пара :

Суммарная расчетная площадь теплообмена

Запас по теплообмену:

Масса аппарата ([2], стр. 27, таб. II.10)

Масса аппарата m = 12800 кг

4. Расчет гидравлического сопротивления

4.1. Расчет гидравлического сопротивления для трубного пространства

Скорость движения воды

- плотность оборотной воды при при ([1], стр. 512, таб. IV)

Критерий Рейнольдса

- вязкость оборотной воды при ([1], стр. 556, рис. V)

Относительная шероховатость труб

- высота выступов шероховатости

Коэффициент трения

Скорость движения оборотной воды в штуцерах

- диаметр условного прохода штуцеров для трубного пространства ([2], стр. 27, таб. II.8)

Гидравлическое сопротивление в трубном пространстве

4.2. Расчет гидравлического сопротивления в межтрубном пространстве

Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве

Число сегментных перегородок ([2], стр. 27, таб. II.9)

Скорость потока в штуцерах

- диаметр условного прохода штуцеров к межтрубному пространству ([2], стр. 27, таб. II.8)

- плотность метанола при ([1], стр. 512, таб. IV)

Скорость потока в наиболее узком сечении межтрубного пространства:

Гидравлическое сопротивление пара

Вывод: В курсовой работе рассчитан холодильник-конденсатор для конденсации насыщенного пара метанола с расходом . Для данных условий выбран кожухотрубчатый конденсатор с параметрами по ГОСТ 15118-79:

D = 1000 мм - диаметр кожуха

d = 202 мм - диаметр труб

d_э = 0,016 м - эквивалентный диаметр

z = 1 - число ходов

n = 1173 шт. - число труб

L = 9 м - длина труб

F = 663 м² - поверхность теплообмена

S_м = 0,101 м² - площадь самого узкого сечения потока в межтрубном пространстве

Масса аппарата - 12800 кг

Запас по поверхности теплообмена