Расчет пластинчатого подогревателя (конденсатора)

Рассчитываем и подбираем вариант конструкции для подогрева кг/с исходной смеси (этиловый спирт – вода) от температуры 20 до .

Рассчитаем среднюю температуру исходной смеси:

При теплофизические свойства воды определяем по табл. XXXIX [3] методом линейной интерполяции:

ρ_2в = 986,3 кг/м³

μ_2в = 0,00052 Па·с

λ_2в = 0,652 Вт/(м·К)

с_2в = 4180 Дж/(кг·К)

При применяя метод линейной интерполяции определяем теплофизические свойства этилового спирта:

ρ_2э = 760, кг/м (по табл. IV [3])

μ_2э = 0,000655 Па·с (по табл. IX [3])

λ_2Э = 0,172 Вт/(м·К)(по рис. Х [3])

с_2Э = 2953,95 Дж/(кг·К)(по рис.ХI [3])

Определяем теплофизические свойства исходной смеси:

находим по правилу аддитивности:

λ₂ находим по правилу аддитивности:

находим по правилу аддитивности:

ρ₂ находим по правилу аддитивности:

ρ₂ = 930.962 кг/м³,

Для подогрева используем насыщенный водяной пар давлением 0,123 МПа. Температура конденсации t₁=t_w=104,4. Характеристики конденсата при этой температуре находим по табл. XXXIX [3] и LVII [3] с помощью метода линейной интерполяции:

ρ₁ = 955,1 кг/м³,

μ₁ = 0,000273 Па·с,

λ₁ = 0,6839 Вт/(м·К),

Pr₁ = 1,66.

кг/с

Тепловая нагрузка аппарата определена ранее и составляет
. Расход пара так же определён ранее и составляет кг/с. Рассчитаем среднюю разность температур:

Примем коэффициент теплопередачи в пластинчатом теплообменнике Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:

Рассмотрим пластинчатый подогреватель (конденсатор паров) поверхностью 20 м²; поверхность пластины 0,3 м², число пластин N=70 (табл.2.13[2]).

Скорость жидкости и число Re в 35 каналах площадью поперечного сечения канала 0,0011 м² и эквивалентным диаметром канала 0,008 м (табл.2.14.[2]) равны:

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи к жидкости:

Для определения коэффициента теплоотдачи от пара примем, что . Тогда в каналах с приведенной длинной L=1,12 м (табл.2.14[2]) получим:

Пренебрегаем термическими сопротивлениями загрязнений со стороны пара. Толщина пластин 1,0 мм, материал – нержавеющая сталь, λ_ст=17,5 Вт/(м·К). Сумма термических сопротивлений стенки пластин и загрязнений со стороны жидкости составит:

Коэффициент теплопередачи:

Проверим правильность принятого допущения относительно Δt:

Рассчитаем требуемую поверхность теплопередачи:

Теплообменник номинальной поверхностью F = 20 м² подходит с запасом Δ=21%. Масса для этого аппарата М= 485 кг (табл.2.13[2]).

Диаметр присоединяемых штуцеров dш=0,065 м (табл.2.14[2]).

Скорость жидкости в штуцерах:

< 2,5 м/с, поэтому их гидравлическое сопротивление можно не учитывать.

Рассчитаем коэффициент трения:

где а₂ – коэффициент, который зависит от площади пластины (см. п.2.4.2. (стр.72) [2]).

Для однопакетной компоновки пластин х=1.

Рассчитаем гидравлическое сопротивление: