3.2Расчет кипятильника для образования паров метилового спирта.
G=2,7 кг/c
tн=tкип=64,7оС
Pгп=2,5ат
Принимаем теплообменник типа ИН или ИК с диаметром трубопровода 25*2 мм. Метиловый спирт кипит в трубном пространстве, а греющий пар конденсируется в межтрубном пространстве. Примем индекс 1 для греющего пара, а индекс 2 для кипящего метилового спирта.
Параметры греющего пара
tгп=126,20С
R=2189кДж/кг к
Pгп=2,5ат
Количество теплоты необходимое для процесса кипения метилового спирта
Q2=G2*r2 (15)
r2=1110 кДж/кг-теплота парообразования метилового спирта при температуре tкип=64,70С
Q2=2,7*1110*103=3*106Вт
Средняя разность температур теплоносителей
Δt=t1-t2=126,2-64,7=61,50C
Ориентировочная поверхность теплообмена кипятильника
Fор = (16)
Kmin=300Вт/м2 к- минимальный коэффициент теплопередачи
Fор =
По поверхности выбираем кипятильник с длиной трубы H=3м
Коэффициент теплоотдачи для конденсирующего греющего водяного пара
(17)
Физические свойства конденсата при ρгп=2,5кгс/см2
λ1=0,686Вт/м*К - теплопроводность
ρ1=940кг/м3- плотность
r1=2189кДж/кг-теплота конденсации
μ1=221*10-6Па*с -динамическая вязкость
Коэффициент теплопередачи для кипящего метилового спирта
b- поправочный коэффициент
b=0,075[1+10(ρ2/ρп-1)-2/3] (18)
Физические свойства пара и конденсата метилового спирта при t=64.70C
ρ2=751кг/м3-плотность метилового спирта
λ2=0,2Вт/м*К-теплопроводность метилового спирта
μ2=0,336*10-3Па*с-динамическая вязкость
δ2=18,9*10-3н/м-поверхностное натяжение спирта
Плотность паров метилового спирта
Ρп = ** (19)
М=32,04кг/кмоль-молекулярная масса метилового спирта
Ρп = **=1,12кг/м3
Поправочный коэффициент
b=0,075[1+10(-1)-2/3]=0,076
Коэффициент теплопередачи
К= (20)
∑rст-сумма термических сопротивлении стенки и загрязнении
∑rст=rзаг1++γзаг2 (21)
γзаг1=м2*К/Вт-термическое сопротивление загрязнений со стороны метилового спирта
γзаг2=м2*К/Вт- термическое сопротивление загрязнений со стороны водяного пара
δст=2мм-толщина стенки
λст=46,5Вт/м*К-теплопроводностьстенки
∑rст=++=3,87*10-4м2*К/Вт
К=
К=
Удельная теплота нагрузки
G=k*Δt= (22)
Отсюда: 0,39*10-5*q1.33+3,87*10-4*q+0,48*q0.33-61,5=0
При y=0 находим q=0.77*105Вт
Тогда коэффициент теплопередачи
К= (23)
Расчетная площадь поверхности теплообмена
F= (24)
К установке принимаем аппарат
Диаметр кожуха-600мм
Длина труб-3м
Число труб-261
Диаметр труб-25*2мм
Поверхность теплообмена-61м2
Запас поверхности теплообмена
Так как Δt=61,5>(tт-t)max=40, то устанавливаем аппарат марки ИК с линзовым компенсатором
Расход сухого греющего пара на кипятильник с учетом 5% потерь теплоты
G == =1,37кг/с