Расчет поверхности теплообмена

Необходимая поверхность теплообмена определяется из основного уравнения теплопередачи:

К – коэффициент теплопередачи, Вт/м3·К

Q2 – максимальный тепловой поток, Вт

– средняя разность температур теплоносителя и реакционной массы

Нагрев осуществляется греющим паром под давлением 2 атм через стенку аппарата. Температура конденсации греющего пара tконд = 119,6°С.

Реакц. масса

Пар

Средняя разность температур:

Где = 119,6 – 40 = 79,6 °C

= 119.6 – 50 = 69.6 °C

Средняя температура реакционной массы:

Средняя температура стенки:

1. Определение коэффициента теплоотдачи от греющего пара к стенке аппарата.

Физические свойства пара при 119,6°С приведены в таблицу 3.1

Таблица 3.1

Физические свойства пара при 119,6°С

Наименование Обозначение Размерность Значение
Удельная теплота парообразования r кДж/кг
Коэффициент теплопроводности λ Вт/м·К 0,684
Плотность кг·м3
Динамическая визкость Па·с 0,232·10-3

При обогреве аппарата насыщенным водяным паром коэффициент теплоотдачи рассчитывается по формуле [ ]:

Где – разность температур конденсата и стенки, на которой конденсируется пар, °С

h – высота поверхности, м

2. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки аппарата к реакционной массе

В качестве теплофизических параметров, характеризующих реакционную массу, принимаем серную кислоту.

Определяющей температурой является температура пограничного слоя:

Физические свойства серной кислоты при 63,65 °С приведены в таблицу 3.2

Таблица 3.2

Физические свойства серой кислоты при 63,65°С

Наименование Обозначение Размерность Значение
Удельная теплоемкость с кДж/кг·К 1,93
Коэффициент теплопроводности λ Вт/м·К 0,35
Плотность кг·м3
Динамическая визкость при tст = 82,3°С Па·с 5·10-3
Динамическая визкость Па·с 8·10-3

Коэффициент теплоотдачи к реакционной массе:

Где Nu – критерий Нуссельта, характеризующий интенсивность теплообмена на границе стенка – реакционная масса

Dапп – диаметр аппарата, м

Выражение, для расчёта критерия Нуссельта для аппаратов с мешалками:

Где Reм – критерий Рейнольдса для аппаратов с имешалками

Г – отношение диаметра аппарата к диаметру мешалки



Pr – критерий Прандтля

Где n – частота вращений рамной мешалки, с-1

Dм – диаметр мешалки

Перевод из об/мин в с-1:

3. Определение термических сопротивлений стенки

Толщина стенки стали = 14 см

Теплопроводность стали = 46,5 Вт/м·К

Толщина эмали = 3 см

Теплопроводность эмали = 1 Вт/м·К

Тепловая проводимость загрязнений стенки со стороны водяного пара и со стороны реакционной массы

1/rзагр1 = 5800 Вт/м·К

1/rзагр2 = 5800 Вт/м·К

Коэффициент теплопередачи:

Необходимая поверхность теплообмена:

Выбранный аппарат имеет поверхность теплообмена 7,5 м2, которой достаточно для осуществления технологического процесса.

Запас поверхности составляет:


1168002596883173.html
1168019441478976.html
    PR.RU™