Рассчит вертикального кожухотрубчатого испарителя

Введение стр. 3-4
Исходные данные стр. 5
1. Тепловой расчет стр. 6
1.1. Определение температур холодного теплоносителя стр6-9
1.2. Тепловая нагрузка стр. 9-10
1.3. Расход греющего пара стр. 10-11
1.4. Температурный напор по поверхности нагрева испарителя стр.11
1.5. Ориентировочный выбор конструкции аппарата стр. 11-12
1.6. Уточненный расчет поверхности теплопередачи стр. 12-21
2. Гидравлический расчет испарителя стр. 22
2.1. Определение диаметров штуцеров стр. 22-24
2.2. Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства стр. 24-27
2.3. Гидравлическое сопротивление трубного пространства стр. 27-28
Литература стр. 29
Варианты заданий для расчета
вертикального кожухотрубчатого испарителя стр. 30

При проектировании поверхностных теплообменников важное значение имеет выбор конструкции аппарата. При выборе конструкции следует учитывать ряд требований, которым должен удовлетворить данный теплообменник. Эти требования зависят от конкретных условий протекания процесса теплообмена, к которым, прежде всего, следует отнести величину тепловой нагрузки аппарата, агрегатное состояние и физико-химические свойства теплоносителей (плотность, вязкость и др.), температуру и давление в аппарате, условия теплопереноса (гидродинамические режимы, соотношение между коэффициентами теплоотдачи по обе стороны стенки и др.), возможность создания чистого противотока, если температура теплоносителей в процессе теплопереноса заметно изменяется, возможность загрязнения поверхностей теплообмена (если таковая существует, то желательно, чтобы поверхность была доступной для периодической чистки) и др. Кроме того, теплообменник должен быть как можно более прост по устройству, компактен, с малой металлоемкостью и т.п. Конструкции теплообменника, который бы удовлетворял всем требованиям, нет. Поэтому в каждом конкретном случае теплообмена приходится ограничиваться выбором наиболее подходящей конструкции.
При выборе теплообменника следует учитывать также положения, которые существенно влияют на интенсивность теплообмена, размеры теплообменника и условия его эксплуатации. Важнейшие из них приведены ниже.
Для получения высоких значений коэффициентов теплопередачи через теплообменник необходимо пропускать теплоносители с достаточно большими скоростями, обеспечивающими развитый турбулентный режим движения (Re>10000÷15000). Однако при этом возрастает гидравлическое сопротивление теплообменника. Из практических данных следует, что приемлемые значения коэффициентов теплопередачи можно получить при скоростях для жидкостей до 1,0÷1,5 м/с и для газов (паров) до 10÷25 м/с. Обычно в теплообменниках различных типов можно принимать скорости, которые рекомендуются при протекании жидкостей и газов в трубопроводах и каналах.
При этом необходимо помнить, что увеличение скорости одного теплоносителя заметно повышает коэффициент теплопередачи только в том случае, если коэффициент теплоотдачи с другой стороны стенки велик (т.е. является нелимитирующим), а термическое сопротивление стенки мало. Поскольку массовые расходы теплоносителей определяются тепловым и материальным балансами теплообменника, то на линейную скорость теплоносителей в аппарате можно повлиять только соответствующим подбором в нем сечений.

Рассчитать вертикальный кожухотрубчатый испаритель, предназначенный для подвода тепла в низ ректификационной колонны, разделяющей смесь бензола и толуола, при следующих исходных данных:
- содержание низкокипящего компонента (н.к.к.) в жидкости, поступающей в испаритель при температуре кипения – 5%масс;
- количество поступающей в испаритель жидкости – 19800 кг/час;
- доля отгона e=1 (жидкость в аппарате полностью испаряется);
- среднее давление в испарителе 900 мм.рт.ст.;
- горячий теплоноситель – насыщенный водяной пар.
Технологический расчет испарителя включает в себя тепловой и гидравлический расчеты, в результате которых определяют необходимую поверхность теплообмена, выбирают тип аппарата и нормализованный вариант конструкции, удовлетворяющих заданным технологическим условиям оптимальным образом.