Расчет двух ректификационных установок непрерывного действия для разделения смеси этилацетат – толуол

Потери в окружающую среду примем 5%.

Определяем тепловую нагрузку аппарата:

(5.83)

где - теплоёмкость смеси при средней температуре, [2 рис. XI с. 562], Дж/(кг∙К).

align="center">

Определение расхода горячего теплоносителя:

(5.84)

Определяем полезную разность температур:

Рисунок 10 – Зависимость изменения температуры теплоносителей от поверхности теплообмена.

Ориентировочный выбор теплообменника.

Рассчитываем ориентировочную поверхность теплопередачи Sор.

(5.85)

где Q – тепловая нагрузка аппарата, Вт;

- полезная разность температур, 0С;

- ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, [1 таб. 2.1 с.47], Вт/(м2∙К).

Зададимся ориентировочным коэффициентом теплопередачи Кор=240 Вт/(м2∙К).

Если у одного из теплоносителей нет изменения агрегатного состояния, в данном случае у исходной смеси, то необходимо задаться турбулентным режимом движения теплоносителя, так как при этом режиме движения жидкости наибольший коэффициент теплоотдачи. Принимаем Re=12000. Стандартные диаметры труб: 252. Тогда при Re=12000

(5.86)

Тогда число труб на один ход составит:

(5.87)

Выбираем теплообменник [1.табл. 2.3 с. 51].

Поверхность теплообмена S=10 м2.

Длина труб L=2,0 м.

Общее число труб n=62 шт.

Число ходов z=1

Диаметр труб d=25x2 мм.

Диаметр кожуха D=325 мм.

Пересчитываем скорость движения исходной смеси:

(5.88)

Пересчитаем критерий Рейнольдса:

(5.89)

Режим движения исходной жидкости, по трубному пространству, переходный, так как 2320<Re<10000.

Рисуем схему теплопередачи через стенку:

Рассчитываем действительное значение коэффициента теплопередачи:

(5.90)

где и - коэффициент теплоотдачи соответственно от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю, Вт/(м2∙К);

- термическое сопротивление стенки.

Задаёмся tст1=130 0С. Определяем П – коэффициент теплоотдачи для пара, конденсирующегося на пучке вертикальных труб:

(5.91)

Удельное количество тепла передаваемое от пара к стенке:

Определяем термическое сопротивление стенок с учетом загрязнения:

(5.92)

где и - термическое сопротивление стенки соответственно со стороны насыщенного пара и со стороны смеси, [1 таб. 2.2 с. 48];

- толщина стенки, мм;

- коэффициент теплопроводности стенки, Вт/(м∙К).

Находим температуру стенки со стороны холодного теплоносителя.

(5.93)

Находим коэффициент теплоотдачи от стенки к исходной смеси - см.

(5.94)

где - критерий Нуссельта, для переходного режима движения жидкости;

- коэффициент теплопроводности смеси при средней температуре смеси, [2 рис. X с.561], Вт/(м∙К);

- эквивалентный диаметр, мм.

Так как режим движения смеси по трубному пространству переходный, следовательно критерий Нуссельта определим из графика зависимости от критерия Рейнольдса в переходной области.

 Скачать реферат