Служит для подогрева исходной смеси от tн = 18-20оС до температуры tF = 76,2oC. Исходная смесь подогревается водяным насыщенным паром с температурой 100оС.

Температурная схема процесса

110 – 110

28 – 76,2

; .

ºС.

Определим среднюю температуру смеси

ºС.

Объемный расход смеси

м3/с,

где ρ1=858,7 кг/м3 – средняя плотность в колонне при t1=55,6 ºС (таблица IV [1]);

G1=1,32 кг/с – массовый расход смеси.

Средняя плотность жидкости в колонне:

=

Расход теплоты на нагрев смеси

Вт,

где с1=2750 Дж/(кг·К) – средняя удельная теплоемкость смеси при t1=55,6 ºС (рисунок XI [1]).

Значения теплоемкостей, необходимые для расчета, находим по формуле:

,

где - теплоемкости компонентов при соответствующих температурах;

- массовые доли компонентов.

;

Расход сухого греющего пара с учетом 7 % потерь теплоты

кг/с,

где r=2217·103 кг/с – удельная теплота конденсации водяного пара (таблица LVII [1]);

х – паросодержание греющего пара.

Ориентировочно определяем максимальную величину площади поверхности теплообмена. Минимальное значение коэффициента теплопередачи для случая теплообмена от конденсирующегося водяного пара к органическим жидкостям Кmin=300 Вт/(м2·К) (таблица 4.8 [1]). При этом

м2.

Составляем схему процесса теплопередачи. Для обеспечения турбулентного течения смеси при Re>10000 скорость в трубах должна быть больше w'1

м/с,

где μ1=1,275·10-3 Па·с – динамический коэффициент вязкости смеси при t1=55,6 ºС (таблица VI [1]);

Динамический коэффициент вязкости смеси:

где μА, μВ- коэффициенты динамической вязкости компонентов А и В при соответствующей температуре [2, c.516].

d1=0,021 м – внутренний диаметр труб;

ρ1=784,5 кг/м3 – плотность смеси при t1=55,6 ºС (таблица IV [1]).

Число труб 25х2 мм, обеспечивающих объемный расход смеси при Re=10000

.

Условию n<30,4 и F<59,5 удовлетворяет шестиходовой теплообменник, внутренним диаметром 600 мм с числом труб на один ход трубного пространства n=33 (общее число труб n=196).

Уточняем значение критерия Рейнольдса Re

.

Критерий Прандтля для смеси при средней температуре t1=55,6 ºС равен

,

где λ1=0,15– коэффициент теплопроводности смеси при t1=55,6 ºС (рисунок Х [1]);

с1=2723,5 Дж/(кг·К) – средняя удельная теплоемкость смеси при t1=55,6 ºС (рисунок XI [1]);

μ1=1,275·10-3 Па·с – динамический коэффициент вязкости смеси при t1=55,6ºС (таблица VI [1]).

Рассчитаем критерий Нуссельта для смеси

,

где ε1=1.

Отношение (Pr1/Prст1)0,25 примем равным 1,1 (с последующей проверкой).

Таким образом, коэффициент теплоотдачи для смеси равен

Вт/(м2·К).

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи при конденсации водяного пара на пучке горизонтальных труб. Расчет осуществляем приближенно (без учета влияния поперечных перегородок).

Вт/(м2·К),

где ε=0,6 – коэффициент, зависящий от расположения и числа труб по вертикали в пучке, для шахматного расположения труб и числе труб nв=14 (с.162 [1]);

εГ=0,6 – коэффициент, зависящий от относительной массовой концентрации воздуха в паре – Υ, принимаем Υ=0,5 % (с.164 [1]);

Вt=1058 (таблица 4.6 [1]);

G2=0,56 кг/с;

n=196 – общее число труб;

L=2 м – длина труб (таблица 4.12 [1]).