 |
Средняя разность температур теплоносителей
|
|
|
|
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
на тему:
"Проект системы охлаждения этилового спирта"
по дисциплине процессы и аппараты химической технологии
Введение
Теплообменные аппараты (теплообменники) применяются для осуществления теплообмена между двумя теплоносителями с целью нагрева или охлаждения одного из них. В зависимости от этого теплообменные аппараты называют подогревателями или холодильниками.
По способу передачи тепла различают следующие типы теплообменных аппаратов:
· поверхностные, в которых оба теплоносителя разделены стенкой, причем тепло передается через поверхность стенки;
· регенеративные, в которых процесс передачи тепла от горячего теплоносителя к холодному разделяется по времени на два периода и происходит при попеременном нагревании и охлаждении насадки теплообменника;
· смесительные, в которых теплообмен происходит при непосредственном соприкосновении теплоносителей.
Поэтому в химической промышленности наибольшее распространение получили поверхностные теплообменники, которые, в свою очередь, разделяются на трубчатые, пластинчатые, спиральные, с поверхностью, образованной стенками аппарата, с оребренной поверхностью теплообмена.
К конструкции теплообменных аппаратов предъявляется ряд требований: они должны отличаться простотой, удобством монтажа и ремонта. В ряде случаев конструкция теплообменника должна обеспечивать, возможно меньшее загрязнение поверхности теплообмена и быть легко доступной для осмотра и очистки.
Этим требованиям во многом отвечают спиральные теплообменники, поверхность теплообмена в котором образуется двумя металлическими листами свернутыми в спирали, образующие два спиральных прямоугольных канала, по которым двигаются теплоносители. Внутренне концы спиралей соединены разделительной перегородкой - керном. Для придания спиралям жесткости и фиксирования расстояния между ними служат металлические прокладки. Система каналов закрыта с торцов крышками.
|
|
|
Преимущества спиральных теплообменников:
· компактность;
· возможность пропускания обоих теплоносителей с высокими скоростями, что обеспечивает большой коэффициент теплопередачи;
· малое гидравлическое сопротивление по сравнению с другими типа ми поверхностных теплообменников.
Недостатками спиральных теплообменников являются:
· сложность изготовления и ремонта;
· пригодность для работы под избыточным давлением не более 0,6 МПа.
Спиральные теплообменники могут использоваться как для теплообмена между двумя жидкими теплоносителями, так и для теплообмена между конденсирующимся паром и жидкостью.
В качестве греющего агента в теплообменниках часто используется насыщенный водяной пар, имеющий целый ряд достоинств: высокий коэффициент теплоотдачи, большое количество тепла, выделяемое при конденсации пара, равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре, легкое регулирование обогрева.
Материальный и тепловой расчет
Температурный режим аппарата
Так как при непрерывно изменяющихся температурах теплоносителей лучшие результаты (снижение расхода теплоносителей) дает противоточное движение, то принимаем противоточную схему движения теплоносителей: пар поступает в межтрубное пространство, а раствор двигается по внутренней трубе.
Средняя разность температур теплоносителей
Для нахождения теплофизических свойств, рассчитываем среднею температуру для веществ, исходя из начальных и конечных температур горячего теплоносителя (бензола) и холодного теплоносителя (воды). Давление составляет 0,3 МПа.
|
|
|
t1н = 80°С - начальная температура горячего теплоносителя (этиловый спирт);
t2н = 20°С - начальная температура холодного теплоносителя (воды);
t2к = 55°С - конечная температура холодного теплоносителя (воды).
1) большая разность температур:
Δtб = t1н - t2к = 80-55 = 25 єС;
2) для холодного теплоносителя:
Δtм = t1к - t2н = 35-20 = 15єС
Так как отношение Δtб/Δtм = 25/15 = 1,66<2, то средний температурный напор определяется как среднеарифметическая величина:
Δtср = (25+15)/2= 20єС
Средняя температура горячего теплоносителя:
t1ср = (t1н + t1к)/2 = (80+35)/2 = 57,5 єС
Средняя температура холодного теплоносителя:
t2ср = (t2н + t2к)/2= (20+55)/2= 37,5 С.
На основании средних температур находим следующие физико-химические параметры:
1) для этилового спирта:к = 78,39 oС
ρ1=735 кг/м3;
=0,152 Вт/(м∙К);
=0,435∙10-3 Па 
с;
с1=3060 Дж/(кг К);
2) для воды:
ρ2=998 кг/м3;
=0,598 Вт/(м∙К);
=1,004∙10-3 Па с;
с2=4178∙103 Дж/(кг К);
|
|
|
