2.2 Справочные данные

р = 2,5 МПа - условное давление в трубах

L = 2 м - длина труб

n = 100 шт - число труб

= 325 мм - диаметр кожуха внутренний

2.3 Уточненный расчет

Рассчитываем по эпическим формулам коэффициент теплопередачи от конденсирующего пара в стенках труб трубного пучка. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к пучку труб найдём по формуле 7 [8,c.532].

(9)

Производим расчет:

= 2,02 0,6 = 1105

где, - коэффициент, зависящий от числа вертикальных рядов труб горизонтального пучка, принимаем его равным 0,6

– массовый расход пара (см. задание), кг/час.

3.2 Рассчитываем объемный расход теплоносителя по формуле 9 [10,c.432].

= (10)

Производим расчет:

= =3,03 м²/с

где, =0.578 кг/ плотность пара при 100C˚ по справочнику 9 [14,c.253]

G – расход, кг/с

Рассчитываем скорость движение мазута в межтрубном пространстве по формуле 10 [11,c.347].

(11)

где, V₁ – объемный расход теплоносителя, м3/ч

S_тп - площадь сечения трубного пространства, м²

Производим расчет:

= = 24,4 м/с

Значение критерия Рейнольдса для трубного пространства рассчитываем по формуле 11 [12,c.348].

(12)

где, w₁ - cкорость движение бензина в межтрубном пространстве, м/с

ρ₁ – плотность бензина, кг/см²

μ₁ = 13.03∙ , мПа с - динамический коэффициент вязкости при 100°C по справочнику Павлов-Романков таблица 9

d – эквивалентный диаметр трубного пространства, dэ = dвн, м

Производим расчет:

= 1252,93

Для выбора расчетной формулы при Re<10000 рассчитывается критерии Gr, Pr, и Re при средней температуре 70°C по формуле 12 [13,c.348].

Gr = (13)

где, ρ = 1190 кг/ плотность сероуглерода при 70°C по справочнику Павлов-Романков таблица 4

β = 1,4∙ – коэффициент объемного расширения сероуглерода при 70 °C, таблица 32

∆t_ср- средняя разность температур

Производим расчет:

Gr = = 5,2

Pr = (14)

где, =0,56 Вт/(м∙К) – коэффициент теплопроводности сероуглерода при 70 °C

=1005,68Дж/(кг∙К) –средняя удельная теплоемкость сероуглерода при ее средней температуре 70 C˚ по справочнику Павлова-Романкова таблица 26

Производим расчет:

Pr = = 41,2

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи по формуле 14 [7,c.247].

Nu = 0,037 ∙ ∙ (15)

где, Re - коэффициент Рейнольдса

Pr - коэффициент Прандтля

Производим расчет:

Nu = = 41,2

Тогда коэффициент теплоотдачи буден равен по формуле 16 [9,c.247].

(16)

где, Nu - коэффициент Нуссельта

λ₁ – теплопроводность нефти, Вт/м К

d - эквивалентный диаметр, мм

Производим расчет:

= 998,9 Вт/ ∙ K

Рассчитываем коэффициент теплопередачи для нагреваемого сырья, межтрубное пространство. Рассчитываем объемный расход сырья, уточняющий расчет. Рассчитываем скорость пара в трубном пространстве по формуле 15 [8,c.247].

(17)

Производим расчет:

= 0,002 /с

где, , кг/см² - плотность пара при 132.9°C по справочнику 10 [11,c.347].

V₂ – объемный расход теплоносителя, м³/ч;

G₂ – расход, кг/с;

Рассчитываем скорость воды в трубном пространстве по формуле 17 [10,c.334].

(18)

где, w₂- cкорость движение воды в межтрубном пространстве, м/с

V₂ – объемный расход теплоносителя, м3/ч

S - площадь сечения сечения трубного пространства, м²

Производим расчет:

= 0,016м/с

Значение критерия Рейнольдса для межтрубного пространства рассчитываем по формуле 19 [12,c.335].

= (19)

где, динамический коэффициент вязкости нефти при 40°C по справочнику 16 [9,c.333]

Re₂ – коэффициент Рейнольдса

Pr₂ - Коэффициент Прандтля

Производим расчет:

= 1443,8

Рассчитываем значение критерия Прандтля по формуле 21 [18,c.534].

(20)

Производим расчет:

= 6,9

где, =2170 Дж/кг∙К – средняя удельная теплоемкость при 132,9 C˚ по справочнику 20 [16,c.532]

Рассчитываем критерии Нуссельта воспользовавшись формулой 22 [11,c.244].

(21)

где, Re₂ – коэффициент Рейнольдса

Pr₂ - Коэффициент Прандтля

μ₂ – вязкость нефти, Па с

Производим расчет:

= 46,1

Тогда коэффициент теплоотдачи будет равен по формуле 23 [12,c.244].

(22)

Производим расчет:

Вт/ ∙K

Рассчитываем тепловую уточняющую нагрузку по формуле 24 [13,c.244].

=G (23)

где, С₂- средняя удельная теплоемкость нефти, Дж/кг К

G – расход, кг/с

Производим расчет:

Вт

Рассчитываем расчетную площадь поверхности теплопередачи и запас площади

Расчётную поверхность теплопередачи определим по формуле 25 [14,c.244].

(24)

где, Q_р - тепловая нагрузка, Вт;

F - поверхность теплопередачи, м²

K – коэффициент теплопередачи, Вт/м²К

∆t_ср - средняя движущая сила °С

Производим расчет:

42,8

Рассчитываем запас ориентировочной поверхности по формуле 26 [16,c.244].

(25)

где, F_op – ориентировочная поверхность теплопередачи, м²

F_p – расчетная поверхность теплопередачи, м²

Производим расчет:

2%

Вывод: данный запас не превышает рекомендуемые нормамы технологического проектирования 30%, поэтому выбираем этот же аппарат.

Теплообменник ТН с трубами 20x2 мм.

Вывод: Рассчитали все коэффициенты теплоотдачи; рассчитали ориентировочную поверхность теплопередачи, получив следующий результат: Fор=2м² по которой мы выбрали кожухотрубчатый теплообменник вида ТН с трубами 20x2 мм. Произвели уточняющий расчет, где F_р=2м² и убедились в выборе кожухотрубого теплообменника.