Расчет кожухотрубчатого теплообменника

Для определения Nu2 при данном соотношении и Re > 3500 воспользуемся табл. 4.4 (П.Р.,155)

В данных пределах критерий Нуссельта по формуле 4.28 (П.Р., 155)

,

где n = 0.11 при нагревании, n=0.25 при охлаждении. В нашем случае n=0.25.

динамический коэффицент вязкости смеси при температуре стенки.

В нашем случае можно принять равным динамическому коэффициенту вязкости при температуре смеси.

Вт/(м2К)

Коэффициент теплопередачи:

Вт/(м2К)

Поверхностная плотность теплового потока:

Вт/м2

Уточним значения

Окончательно и

Расчетная площадь поверхности теплопередачи:

м2.

С запасом 10% м2

Принимаем к установке аппараты длиной 3 м (ГОСТ 15120-79 (П.Р.,215).

Площадь поверхности теплообмена одного аппарата по среднему диаметру труб:

м2

Необходимое число аппаратов:

Примем N = 9. Запас поверхности при этом составляет:

%

Таким образом видно, что первый вариант теплообменника ("труба в трубе") имеет меньшую металлоемкость и большее число Рейнольдса по сравнению с кожухотрубчатым теплообменником.

Проведем расчет экономических параметров теплообменника "труба в трубе".

Табл. 1. "Технические характеристики теплообменника"

Показатели Трубное пространство Межтрубное пространство

Среда Наименование Метанол Вода

Токсичность Токсична Нетоксична

Взрывоопасность Невзрывоопасна Невзрывоопасна

Агрессивность Агрессивна Неагрессивна

Температура 93.5 (на входе) 40 (на выходе)

Рабочее давление, МПа

Емкость аппарата, м3

Поверхность теплообмена, м2 2.81

Материал деталей аппарата, соприкасающихся с метанолом – сталь Х18Н9Т ГОСТ 5632-72, остальных ст. 3 ГОСТ 380-71.

Материал герметизирующих прокладок – картон асбестовый ГОСТ 2850-58.

Материал прокладок в резьбовых соединениях – алюминий марок А95, А85, А8, А7, А6, А5, А0, А (ГОСТ 11069-64).

Число элементов в каждой из двух секций (ветвей):

шт.

Общее число элементов:

шт.

Таким образом, затраты на элементы теплообменника из расчета 100 руб. за элемент составят 1100 рублей. Масса аппарата "труба в трубе" – 2200 кг.