Технологический расчет подконтактного холодильника

17.2 Технологический расчет подконтактного холодильника

Целью расчета является определение запаса поверхности теплопередачи при новой производительности. Расчеты будем проводить согласно методике, предложенной в [9], где рассматривается аналогичный случай.

Подконтактный холодильник предназначен для быстрого охлаждения контактного газа до температуры 140 – 200°С во избежании разложения образовавшегося формальдегида.

Для установки выбран стальной вертикальный кожухотрубчатый теплообменник с противоточным движением теплоносителя в межтрубном пространстве и контактного газа в трубном пространстве. Теплоноситель – паровой конденсат (Р = 0,3,2 МПа, t = 133°С).

В холодильнике предусмотрено шахматное расположение труб (по вершинам правильных шестиугольников). Температурные напряжения, вызываемые разностью температур между кожухом и трубами, могут привести к разрушению аппарата; во избежании этого на корпусе установлен линзовый компенсатор.

Аппарат снабжен штуцером выхода контактного газа D_y = 800 мм, Р = 0,6 МПа, шестью штуцерами входа конденсата D_y = 100 мм, Р_y = 1,0 МПа и шестью штуцерами выхода пароводяной эмульсии D_y = 200 мм, Р_y = 1,0 МПа.

Принимаем агрегатную схему компоновки оборудования – контактный аппарат смонтирован непосредственно на подконтактном холодильнике.

Исходные данные:

Расход охлаждаемого контактного газа 25302,74/3600 = 7,03 кг/с.

Расход охлаждающей жидкости – воды: 8,7 кг/с.

 на входе:

температура контактного газа 650^оС;

температура воды 90^оС.

 на выходе:

температура контактного газа 180^оС;

температура воды 123^оС;

Температурная схема процесса:

650 → 180

123 ← 90

∆t_б = 527^оС ∆t_м = 90^оС

 (18.17)

Средняя температура контактных газов:

 (18.18)

Теплофизические параметры контактных газов при 415С в таблице 18.4.

Таблица 18.4– Теплофизические параметра контактных газов при 415^оС

Плотность компонентов определена по формуле:

 (18.19)

Плотность смеси по правилу аддитивности. Вязкость компонентов взята из [4, с. 430 таб. 6].

Вязкость смеси определена по формуле:

 (18.20)

где, m₁…m₂ - объемные доли компонентов;

М₁…М_n – молекулярные массы компонентов;

Т_кр1…Т_кр.n- критические температуры.

Теплоемкость смеси:

 (18.21)

где, Q – количество теплоты, отданное контактными газами при охлаждении от 650^оС до 180^оС.

где, G_см – расход контактных газов, кг/с;

t_вх, t_вых – температуры входа и выхода контактных газов, ^оС.

Определим критерий Прандтля.

Наибольший процент в смеси составляют многоатомные газы. Принимаем приблизительное значение Pr для смесей такое же, как для трехатомных газов, Pr = 0,8 [ 2, с. 187].

Теплопроводность смеси (λ_см)

 (18.22)

Так как диаметр реактора равен 3,0 м, принимаем диаметр обечайки подконтактного холодильника D_хвн = 3,0 м с трубами d - 38×2 мм и рассчитаем необходимое количество труб:

 (18.23)

где, К – коэффициент заполнения трубной решетки, принимаем К = 0,7;

t – шаг.

t = 1,25 d_н = 1,25 0,038 = 0,048 м;

Скорость движения газа:

 (18.24)

 (18.25)

переходный режим

 (18.26)

 (18.27)

коэффициент теплоотдачи для воды в межтрубном пространстве.

Принимаем теплообменник с поперечными перегородками в межтрубном пространстве. Расстояние между перегородками равно 0,9 м. Площадь поперечного сечения между соседними соединениями соседних перегородок, считая его по диаметру кожуха.

S_{м тр}=D h (t-d) [1, с. 64]; (18.28)

S_{м тр}=3,0 0,9 (0,048 – 0,038) = 0,577 м².

Скорость движения воды при поперечном обтекании:

 (18.29)

Средняя температура воды:

Теплофизические параметры воды при t_ср=106,5^оС в таблице 18.5.

Таблица 18.5 – Теплофизические параметры воды при t_ср=106,5^оС

 (18.30)

(18.31)

d_э = 0,0334 м [1, стр. 81].

 (18.32)

 (18.33)

- переходный режим

Nu = 0,24 Re^0.6 Pr^0,43; (18.34)

Pr = 4,23 10³ 226 10^-6/0,684 = 1,397; (18.35)

Nu = 0,24 2819,79^0,6 1,397^0,43 = 32,56;

 (18.36)

Коэффициент теплопередачи:

 (18.37)

где r_ст – термическое сопротивление стальной сетки и ее загрязнений, м²К/Вт.

∑r_ст = r_{загр.К.Г.} + r_загр.В. (18.38)

Принимаем

 [2, табл. ХХХ] (18.39)

∑r_см = 0,00041 м²К/Вт;

Поверхность теплообмена:

 (18.40)

С учетом запаса 10% F = 1160 м², L_тр = 5 м.

Расстояние между трубными решетками:

 (18.41)

где Z – число ходов, Z = 1.

Принимаем l₁ = 4 м.

Общая высота холодильника:

Н = l₁ + h_1; (18.42)

где, h₁ – высота нижней камеры, м.

принимаем h₁ = 0,8 м.

Н = 4 + 0,8 = 4,8 м.

Похожие работы

Ректификация формалина-сырца

Скачать

121377

21

38

... Процесс получения формалина для одной технологической нитки состоит из следующих стадий: - получение метаноло – воздушной смеси, - синтез формальдегида -абсорбция формальдегида с получением "формалина-сырца", - ректификация "формалина-сырца". Общими для всех ниток узлами являются: -сбор и переработка некондиционных и дренируемых продуктов, -очистка газовых выбросов, -сжигание абгазов на ...

Автоматизация котельной установки

Скачать

121703

23

4

... средств автоматизации. 61 11. Экономический расчет. 65 12. Безопасность и экологичность работы.. 87 Заключение. 95 Conclusion. 96 Литература. 97 Реферат Дипломный проект на тему «Автоматизация котельной установки производства мономеров» состоит из 81 страницы. В ней содержится 2 рисунка, 8 таблиц и приложение. Для составления этой работы было использовано 20 источников литературы, ...

Технология производства продукции пушного звероводства

Скачать

71763

0

0

... а от сурка и бобра желчь, которые с успехом используются в медицине. Обрезки кожи с волосами, остающиеся после изготовления различных крупных изделий, идут на производство сувенирной продукции, которая пользуется в последнее время большим спросом. От пушных зверей получают также тушки (идут на выработку мясокостной муки) и навоз (хорошее органическое удобрение). От самки норки с молодняком в год ...

Производство этилового спирта из картофеля

Скачать

43990

5

7

... и другом случае одинаков и может быть представлен следующей схемой: гексозы—фосфорные эфиры—гексоз-фосфотриозы—фосфоглицериновая кислота—пировиноградная кислота—уксусный альдегид—этиловый спирт. В основе производства этилового спирта из клубней картофеля лежат два биохимических процесса: ü  гидролиз (осахаривание) крахмала, содержащегося в сырье, и сбраживание образующихся сахаров в спирт ...