Расчёт ректификационной установки

• Название: Расчёт ректификационной установки
• Дата: 06.04.2023
• Размер: 3.46 Mb.
• Имя файла: KP_TMO.docx
• Тип: Пояснительная записка; #1041264
• страница: 8 из 9

5.2 Расчёт испарителя

Назначение испарителя – испарить жидкость в куб колонны. Образующийся пар поступает к кипящей тарелке. Испарители выполняются в виде вертикальных кожухотрубных теплообменников. В данном курсовом проекте испаритель вынесен за пределы колонны в качестве самостоятельного теплообменника в целях облегчения его ремонта и замены.

Разность температур, определяется как разность температур конденсации и кипения.

Температура кипения кубового остатка

Температура конденсации равна температуре греющего пара:

t_конд = t_w +(20….25 ) = 116 + 24= 140 .


t_кип = 116 ̊С

t_конд = 140 ̊С


Рисунок 5.4 – К определению температурного напора испарителя
Средний температурный напор

(5.10)

.

Значение коэффициента теплопередачи:

(5.11)

где ‒ коэффициент теплоотдачи при конденсации греющего (водяного) пара;

‒ коэффициент теплоотдачи при кипении жидкости внутри труб.

Коэффициент теплоотдачи при конденсации греющего (водяного) пара:

(5.12)

где ‒ коэффициент теплопроводности, Вт/(м К);

‒ плотность, кг/м³;

r – удельная теплота парообразования некоторых веществ, кДж/кг;

‒ динамический коэффициент вязкости, Па с.

Физические свойства выбираем по водяному пару при температуре конденсации 140 .









Принимаем предварительно испаритель вертикальный 25x2, высотой 2 м, поверхность теплообмена 46 м².

Для вертикальных поверхностей A = 1,15, ‒ высота поверхности.

.

Удельный тепловой поток при конденсации определяется формулой:



Тепловая нагрузка испарителя:

(5.13)





Критическую удельную тепловую нагрузку, при которой пузырьковое кипение переходит в пленочное, а коэффициент теплоотдачи принимает максимальное значение, можно оценить по формуле:

(5.14)

Все величины определяются при температуре кипения 116 .

где r – скрытая теплота фазового перехода



‒ плотность паров при атмосферном давлении, кг/м³;

‒ плотность пара при рабочем давлении,



‒ поверхностное натяжение, Н/м.





При развитом пузырьковом кипении, когда удельная тепловая нагрузка q меньше критической q_кр, коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:

(5.15)

где ‒ коэффициент теплопроводности, Вт/(м К);

‒ поверхностное натяжение, Н/м;

‒ коэффициент кинематической вязкости, м²/c;

B – безразмерный коэффициент.







(5.16)

.



Удельный тепловой поток при кипении определяется по формуле:

(5.17)

Удельный тепловой поток при конденсации:

(5.18)

Для определения q_иск построим графики по уравнениям (5.17) и (5.18) в одной системе координат (рисунок 5.5).



Рисунок 5.5 – К определению площади поверхности теплообмена испарителя
Из графика получим q_иск = 47 кВт/м².

Определяем площадь поверхности теплообмена

(5.19)



По [3] выбираем кожухотрубчатый испаритель вертикального типа 600ИНВ ‒ 1 ‒ 1 ‒ 1 ‒ M1 ‒ C/25 ‒ 2. Испаритель типа Н, с кожухом диаметром 600 мм, исполнение 1, на условное давление в трубах 1 Мпа, в кожухе 1 Мпа, исполнение по материалу М1, исполнение по температурному пределу С, с гладкими теплообменными трубами диаметром 25 мм и длиной 2 м. Площадь поверхности теплообмена 40 м². Общее число труб 257 шт.

В ходе расчёта была принята l = 2 м, что совпадает с фактической длиной данного испарителя.