Проект ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси метиловый - этиловый спирт

дипломная работа

4.2 Расчет дефлегматора

В дефлегматоре конденсируется метиловый спирт с небольшим количеством этилового спирта. Температура конденсации паров дистиллята tD=65,5оC.

Температуру воды на входе в теплообменник примем 180С, на выходе 380С.

Составляем температурную схему процесса и определяем движущую силу процесса теплопередачи:

65,50С 65,50С

18 0 С 380 С

Определим среднюю температуру воды

Расход теплоты

Где r1 - удельная теплота конденсации смеси при температуре конденсации t1=65,5, r1=1087 кДж/кг.

,

где: , - удельная теплота конденсации компонентов А и В при температуре tD=65,5оC (табл. XLV стр.541 [1]).

.

Расход воды

кг/с,

Где с2=4190 Дж/(кг К) - удельная теплоемкость воды при средней температуре t2=280 С

Объемный расход воды

м3/с,

Где с2= 995 кг/м3- плотность воды при t2=280 С,

G2 =17,5 кг/с - расход воды.

Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена. Минимальное значение коэффициента теплопередачи для случая теплообмена от конденсирующегося пара органических жидкостей к воде. Кmin=300 Вт/(м2·К) (таблица 4.8 [1]). При этом

м2.

Для обеспечения турбулентного течения воды при Re>10000 скорость в трубах должна быть больше w1

м/с,

Где м2 - динамический коэффициент вязкости воды при средней температуре t2=280 С, м2=0,818*10-3 Па с;

d2- внутренний диаметр труб, d2=0,021 м;

с2= 995 кг/м3- плотность воды при t2=280 С.

Число труб 25х2 мм, обеспечивающих объемный расход воды при Re=10000

.

Условию n<30 и F<130 м2 удовлетворяет теплообменник шестиходовой диаметром 800 мм с числом труб на один ход трубного пространства n=384/6=64.

Уточняем значение критерия Рейнольдса Re

.

Критерий Прандтля для воды при средней температуре t1=28 єС равен

,

где л1=0,605- коэффициент теплопроводности воды при t1=28 єС (рисунок Х [1]);

с1=4190 Дж/(кг·К) - средняя удельная теплоемкость воды при t1=28 єС (рисунок XI [1]); м1=0,818·10-3 Па·с - динамический коэффициент вязкости воды при t1=28 єС (таблица VI [1]).

Рассчитаем критерий Нуссельта для воды

,

где е1=1.

Отношение (Pr1/Prст1)0,25 примем равным 1,1 (с последующей проверкой).

Таким образом, коэффициент теплоотдачи для воды равен

Вт/(м2·К).

Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара смеси метанола и этанола на пучке горизонтальных труб

Вт/м2К,

где - коэффициент теплопроводности смеси при t1=66 єС (рисунок Х [1]); =0,198 Вт/м2К,

динамический коэффициент вязкости смеси при t1=66 єС (таблица VI [1]),

Примем тепловую проводимость загрязнений стенки со стороны греющего пара 1/rзагр.2=5800 Вт/(м2·К), со стороны смеси 1/rзагр.1=5800 Вт/(м2·К) (таблица ХХХI [1]). Коэффициент теплопроводности стали лст=46,5 Вт/(м2·К) (таблица ХХVII [1]); д=0,002 м - толщина стенки.

Находим сумму термических проводимостей стенки и загрязнений

Вт/(м2·К).

Коэффициент теплопередачи

Вт/(м2·К).

Поверхностная площадь теплового потока

Вт/м2,

где Дtср=37,5 єС - средняя разность температур.

Проверяем принятое значение (Pr1/Prст1)0,25. Определим

єС,

єС.

Определим критерий Прандтля при tст1=39,98 єС

,

где л1=0,6- коэффициент теплопроводности воды при tст1=39,98єС (рисунок Х [1]);

с1=4190Дж/(кг·К) - средняя удельная теплоемкость воды при tст1=39,98єС (рисунок XI [1]);

м1=0,72·10-3 Па·с - динамический коэффициент вязкости воды при tст1=39,98єС (таблица [1]).

Следовательно,

Было принято (Pr1/Prст1)0,25 =1,05. Разница

Расчетная площадь поверхности теплообмена

м2.

Принимаем к установке шестиходовой теплообменник с F=60 м2.

Внутренний диаметр кожуха Dн=800 мм;

Общее число труб n=384;

Поверхность теплообмена F=60 м2;

Длина труб L=2 м;

Диаметр трубы d=25х2 мм.

Запас площади поверхности теплообмена

Делись добром ;)