3.1.3 Расчет теплообменника-рекуператора
Индексами 1 и 2 обозначим воду на абсорбцию и воду на регенерацию соответственно.
Поток воды на абсорбцию поступает с єС и из расчетов выше охлаждается до єС. В трубное пространство с меньшим проходным сечением направляем воду на регенерацию, а в межтрубном пространстве с необходимым расходом кг/с будет вода на абсорбцию соответственно. Вода, выходящая из абсорбера, имеет заданную температуру в колонне, т.е. єС, зададимся что после теплообменника-рекуператора выходить будет при єС.
Составим температурную схему.
Рисунок 3.3 - температурная схема процесса
Из рисунка видно, что:
єС,
єС.
В виду того, что
,
то среднеарифметическая разница температур , єС, определяется по формуле:
, (3.33)
єС.
Средняя температура воды на регенерацию:
єС.
Средняя температура воды на абсорбцию:
єС.
Вычислим тепловую нагрузку:
Вт.
Рассчитаем расход воды на регенерацию:
кг/с.
В таблице (3.3) представлены физико-химические характеристики при температурах и .
Таблица 3.3 - физико-химические характеристики
t1 |
t2 |
||
с, кг/м3 |
974,1706 |
927,8959 |
|
л, Вт/(м*К) |
0,6743 |
0,617 |
|
µ, Па*с |
0,3847*10-3 |
0,7063*10-3 |
|
c, Дж/(кг*К) |
4190 |
4273,8715 |
Необходимые значения возьмем из таблицы (3.3) и примем ориентировочное значение , что соответствует переходному режиму режиму течения в трубах. Очевидно, такой режим возможен в теплообменнике, у которого число труб, приходящееся на один ход, равно:
для труб диаметром мм:
;
для труб диаметром мм:
.
Примем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее турбулентному течению: Вт/(м2*К). При этом ориентировочное значение поверхности теплообмена составит:
м2.
Теплообменники с близкой поверхностью имеют диаметр кожуха 273 мм. При этом выбрать можно только одноходовой аппарат. В многоходовых теплообменниках средняя движущая сила несколько меньше, чем в одноходовых, т.е. при расчете теплообменника-рекуператора находить и учитывать поправку не будем. Теперь проводим уточненный расчет следующего варианта:
мм; мм; ; ; м2; м.
Рассчитаем параметры в трубном пространстве.
Находим и , необходимые значения возьмем из таблицы (3.3):
,
.
Находим критерий , для выбора , плотности кг/м3 и кг/м3 соответственно при єС и єС:
, (3.34)
, (3.35)
,
.
В соответствии с формулой (3.36) коэффициент теплоотдачи к жидкости, движущейся по трубам турбулентно равна:
, (3.36)
Поправкой здесь можно пренебречь, так как разность температур газовой смеси и стенки не велика (менее єС).
Ч
Ч Вт/(м2*К).
Площадь сечения потока в межтрубном пространстве между перегородками м2; тогда:
,
.
После расчетов находим по формуле (3.32):
Вт/(м2*К).
Примем термические сопротивления м2*К/Вт. Повышенная коррозионная активность требует выбор нержавеющей стали в качестве материала труб. Теплопроводность нержавеющей стали примем Вт/(м2*К). Сумма теоретических сопротивлений стенки загрязнений равна:
м2*К/Вт.
Коэффициент теплопередачи составит:
Вт/(м2*К).
Требуемая поверхность составит:
м2.
Выбранный ранее теплообменник не подходит, его площадь поверхности оказалась меньше ориентируемой. Выберем новый теплообменник с учетом новой рассчитанной поверхностью: мм; мм; ; ; м2; м. В этом случае запас составит:
%.
Далее производим гидравлический расчет. Находим воды в трубах, принимая площадь сечения одного хода по трубам м2:
м/с.
Коэффициент трения рассчитывают по формуле:
.
Диаметр штуцеров в распределительной камере м, а скорость в штуцерах равна:
м/с.
Гидравлическое сопротивление трубного пространства равно:
Ч
Ч Па.
Число рядов труб, омываемых потоком в межтрубном пространстве:
.
Округляя в большую сторону, получим . Число сегментальных перегородок . Диаметр штуцеров к кожуху м. скорость потока в штуцерах составит:
м/с.
Скорость жидкости в наиболее узком сечении трубного пространства площадью м2 равна:
м/с.
Сопротивление межтрубного пространства равно:
,
Ч
Ч Па.
- Введение
- 1. Принципиальная схема установки
- 2. Расчет насадочного абсорбера
- 2.1 Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя
- 2.2 Движущая сила массопередачи
- 2.3 Коэффициент массопередачи
- 2.4 Скорость газа и диаметр абсорбера
- 2.5 Плотность орошения и активная поверхность насадки
- 2.6 Расчет коэффициентов массоотдачи
- 2.7 Поверхность массопередачи и высота абсорбера
- 2.8 Гидравлическое сопротивление абсорберов
- 3. Расчет вспомогательного оборудования
- 3.1 Расчет теплообменников
- 3.1.1 Расчет холодильника для газовой смеси
- 3.1.2 Расчет холодильника
- 3.1.3 Расчет теплообменника-рекуператора
- 3.2 Расчет центробежного насоса
- 3.3 Расчет газодувки
- Заключение
- Абсорбционная установка
- 3.3. Абсорбционная установка
- 18.4. Цикл абсорбционной холодильной установки
- 29.1 Цикл абсорбционной холодильной установки
- 5.3.1 Порядок расчета абсорбционной установки
- 10.3.3. Абсорбционная холодильная установка
- 37.Абсорбционная холодильная установка.
- 11 Абсорбционный способ переработки газа. Масло абсорбционные газобензиновые установки
- 78.Абсорбционная холодильная установка