 |
Кипятильник (куб-испаритель)
|
|
|
|
Температурные условия процесса. Кубовый остаток кипит при 81,70С.
Согласно заданию температура конденсации греющего пара равна 1000С. Следовательно, средняя разность температур
Тепловая нагрузка
Выбор конструкции.
Кипятильники ректификационных колонн непрерывного действия по устройству сходны с кипятильниками выпарных аппаратов. /При небольших поверхностях теплообмена куб колонны обогревается змеевиком или горизонтальной трубчаткой, пересекающей нижнюю часть колонны; при этом греющий пар пропускается по трубам.
При больших поверхностях теплообмена применяют выносные кипятильники, которые устанавливают ниже колонны с тем, чтобы обеспечить естественную циркуляцию жидкости.
Определяем ориентировочно максимальную величину площади теплообмена. По [1, таблица 4.8] для данного случая теплообмена (от конденсирующего водяного пара к кипящей жидкости) принимаем значение минимального коэффициента теплопередачи Кmin=300 Вт/м2∙К. Тогда максимальная поверхность теплообмена
Предварительно выбираем для расчета выносной кипятильник кожухотрубчатый теплообменник с трубами диаметром 25×2 мм, длиной труб – 3,0 м.
Определение коэффициента теплопередачи
Принимаем среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенок со стороны конденсирующего водяного пара 
, со стороны кубового остатка 
.
Теплопроводность стали 
. Таким образом
∑ 
(IV.1.1.1)
Коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося водяного пара определяем по формуле
Вт/м2∙К (IV.1.1.2)
где λ – коэффициент теплопроводности конденсата, Вт/м∙К; Н – высота кипятильных труб, м; ρ – плотность конденсата, кг/м3; r – удельная теплота конденсации греющего пара, Дж/кг; μ – динамический коэффициент вязкости конденсата, Па∙с
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи для кипящего толуола находим по формуле
Вт/м2∙К (IV.1.1.3)
где коэффициент b определяется по формуле
(IV.1.1.4)
Химико-физические свойства этилового спирта взяты при температуре кипения.
Коэффициент теплопередачи
(IV.1.1.5)
Удельная тепловая нагрузка
(IV.1.1.6)
Откуда
(IV.1.1.7)
Это уравнение решаем графически, задаваясь значениями q (рисунок 5), y – левая часть уравнения.
При q=9000Вт/м2 у=5,12
При q=3000Вт/м2 у=-3,62
При у=0 находим q=5500Вт/м2.
Коэффициент теплопередачи
(IV.1.1.8)
Площадь поверхности теплообмена
(IV.1.1.9)
С запасом 15-20% принимаем по каталогу [2, таблица XXXІV] одноходовой теплообменник.
Характеристики теплообменника:
поверхность теплообмена……………………………………112м2
диаметр кожуха……………………………………………….800мм
диаметр труб…………………………………………………...25×2
длина труб……………………………………………………….3,0м
количество труб………………………………………………….473
Дефлегматор
В дефлегматоре конденсируется ацетон с небольшим количеством этилового спирта. Температура конденсации паров дистиллята tD=630C. Температуру воды на входе в теплообменник примем 180С, на выходе 380С.
Составляем температурную схему процесса и определяем движущую силу процесса теплопередачи:
63→63 
38←18
По таблице 4.8 [2] коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара органических веществ к воде находится в пределах 340 – 870 Вт/м2∙К. Принимаем наименьший коэффициент теплопередачи К=340 Вт/м2∙К.
Количество тепла, отнимаемого охлаждающей водой от конденсирующегося в дефлегматоре пара
Поверхность дефлегматора находим из основного уравнения теплопередачи
|
|
|
(V.2.1)
С запасом 15-20% принимаем по каталогу [2, таблица XXXІV] двухходовой теплообменник.
Характеристики теплообменника:
поверхность теплообмена……………………………………76м2
диаметр кожуха……………………………………………….600мм
диаметр труб…………………………………………………...25×2
длина труб………………………………………………………4,0м
число труб
общее…………………………………………………………….244
на один ход………………………………………………………122
|
|
|
