7.2 Определение диаметра основных патрубков

Расчет диаметра ведем по формуле:

[7]

где d - внутренний диаметр патрубка, м

G - массовый расход вещества, кг/ч

W - скорость среды, м/с

- плотность среды, кг/м³

Расходы:

G (ДХЭ) = 7414 кг/ч

G (этилен) = 4484,77 кг/ч

G (хлор) = 11392,63 кг/ч

Скорости:

W (ДХЭ-пар) = 30 м/с [7]

W (этилен) = 25 м/с

W (хлор) = 25 м/с

Плотности:

(ДХЭ-пар) = 1200 кг/м³ при t = 55 ⁰С, = 0,18 МПа [7]

(этилен) = 4,69 кг/м³ при t = 25 ⁰С, = 0,3 МПа [7]

(хлор) = 11,64 кг/м³ при t = 25 ⁰С, = 0,3 МПа [7]

d (ДХЭ-пар)= - принимаем стандартный диаметр равный 80 мм.

D (этилен) = - принимаем стандартный диаметр равный 125 мм

D (хлор) = - принимаем стандартный диаметр равный 125 мм.

7.3 Расчёт теплообменника

Исходные данные:

Тепловая нагрузка Q = 8524050 Вт

ДХЭ охлаждается от 60С до 45С оборотной водой с начальной температурой 25С и конечной температурой 35С.

7.3.1 Cредняя разность температур при противотоке

6045

3525

=25

[8]

7.3.2 Средняя температура воды

7.3.3 Средняя температура ДХЭ

[8]

7.3.4 Определим расход воды

где с - теплоёмкость воды, Дж/(кгК)

С=4190 Дж/(кгК) [8]

G м³/с

=1000 кг/м [8]

7.3.5 Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена

По т. 4.8. K800 Вт/(мК) [8]

[8]

7.3.6 Выбираем по ГОСТ 15120-79 теплообменник [8]

F = 961 м

Д = 1200 мм

= 20х2 мм

= 1701 шт.

одноходовой

= 9,0 м

S _{между перег.}=18,710^-2 м²

S _{сечения одного хода по трубам} = 34,210^-2 м²

Проведём уточненный расчет

7.3.7 Межтрубное пространство (вода)

Критерий Рейнольдса

где - эквивалентный диаметр, м

- вязкость воды при средней температуре

=996 кг/м [8]

=804Пас [8]

При 10000 Критерий Нуссельта

(Рr/Pr_ст) ^0,25 [8]

Критерий Прандтля

Рr = , [8]

где - коэффициент теплопроводности, Вт/(мк).

= 0,601 Вт/(мк)

Р_r = ,

Поправкой (Рr/Рr_ст)^0,25 можно пренебречь, т. к. разность температур невелика (Рr/Рr_ст)^0,25 1.

= 245

Коэффициент теплоотдачи для воды

[8]

7.3.8 Коэффициент теплоотдачи для ДХЭ

Трубное пространство

Примем скорость ДХЭ в трубах 0,5 м/с

_ДХЭ = 0,5 м/с

Re = =

_ДХЭ = 1207 кг/м₃ при средней температуре

_ДХЭ = 574 10^-6 Паc

(по программе физико-химические свойства веществ FIS-HIM).

Рr =

л _ДХЭ = 0,121 Вт/(мК)

С_ДХЭ = 1323 Дж/(кгК) (по программе FIS-HIM).

При Re = 10 ⁴ - 5 10⁶; Рr = 0,6 - 100

Критерий Нуссельта

Nu = 0,023 Re ^0,8 Pr ^0,4 (Pr/Pr_ст)^0,25 [8]

Nu = 0,023 16822 ^0,8 6,3 ^0,4 = 115

Поправкой (Pr/Pr_ст)^0,25 1 можно пренебречь

Коэффициент теплоотдачи для ДХЭ

7.3.9 Тепловая проводимость стенки и загрязнений

по таблице ХХХI r_в, r_ДХЭ [8]

= 46,5 Вт/(мк) по таблице [8]

r_в = 5800 Вт/м² к)

r_ДХЭ = 2900 Вт/м² к)

= 0,002 мм

Коэффициент теплоотдачи

 [8]

7.3.10 Вт/(м²К)

7.3.11 Расчетная площадь поверхности теплообменника

=

7.3.12. Определим запас площади поверхности теплообмена.

Запас площади поверхности теплообмена достаточен.

Окончательные параметры аппарата принимаем:

Одноходовой кожухотрубный теплообменник с поверхностью теплообмена

F = 961 м², Д_кожуха-1200 мм, d _трубы = 20 Ч 2 мм, количество труб n = 1701, высота труб Н = 9 м.