Рассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменника для подогрева исходной смеси, насыщенным водяным паром. Начальная температура исходной смеси, в количестве Gсм=5000 кг/ч (1,3889 кг/с), t1н=20 0С, конечная t1к=95 0С.

Давление насыщенного водяного пара составляет 3 атм, температура конденсации насыщенного водяного пара составляет 133 0С; удельная теплота парообразования равна 2171000 Дж/кг.

Потери в окружающую среду примем 5%.

Определяем тепловую нагрузку аппарата:

(5.83)

где - теплоёмкость смеси при средней температуре, [2 рис. XI с. 562], Дж/(кг∙К).

Определение расхода горячего теплоносителя:

(5.84)

Определяем полезную разность температур:

Рисунок 10 – Зависимость изменения температуры теплоносителей от поверхности теплообмена.

Ориентировочный выбор теплообменника.

Рассчитываем ориентировочную поверхность теплопередачи Sор.

(5.85)

где Q – тепловая нагрузка аппарата, Вт;

- полезная разность температур, 0С;

- ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, [1 таб. 2.1 с.47], Вт/(м2∙К).

Зададимся ориентировочным коэффициентом теплопередачи Кор=240 Вт/(м2∙К).

Если у одного из теплоносителей нет изменения агрегатного состояния, в данном случае у исходной смеси, то необходимо задаться турбулентным режимом движения теплоносителя, так как при этом режиме движения жидкости наибольший коэффициент теплоотдачи. Принимаем Re=12000. Стандартные диаметры труб: 252. Тогда при Re=12000

(5.86)

Тогда число труб на один ход составит:

(5.87)

Выбираем теплообменник [1.табл. 2.3 с. 51].

Поверхность теплообмена S=10 м2.

Длина труб L=2,0 м.

Общее число труб n=62 шт.

Число ходов z=1

Диаметр труб d=25x2 мм.

Диаметр кожуха D=325 мм.

Пересчитываем скорость движения исходной смеси:

(5.88)

Пересчитаем критерий Рейнольдса:

(5.89)

Режим движения исходной жидкости, по трубному пространству, переходный, так как 2320<Re<10000.

Рисуем схему теплопередачи через стенку:

Рассчитываем действительное значение коэффициента теплопередачи:

(5.90)

где и - коэффициент теплоотдачи соответственно от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю, Вт/(м2∙К);

- термическое сопротивление стенки.

Задаёмся tст1=130 0С. Определяем П – коэффициент теплоотдачи для пара, конденсирующегося на пучке вертикальных труб: