Контрольная работа по химическим технологиям на тему Расчет теплообменника с уточнением температуры стенки

Исходные данные:
Подобрать кожухотрубный теплообменник для конденсации насыщенного пара дихлорэтана-толуола 65% с массовым расходом 25695 кг/ч при давлении 100 кПа. Охлаждающая среда – промышленная вода среднего качества начальной температуры 20 °С и конечной – 50 °С. Потери теплоты в окружающую среду принять в размере 5% от тепловой нагрузки.

Алгоритм расчёта конденсатора будет следующим.
1. Определение мольного состава конденсирующегося пара, т.е. перечёт массовых долей в молярные (y_i ) ̅→y_i.
2. Нахождение температуры начала конденсации t1н .
3. Нахождение температуры конца конденсации t1к .
4. Определение тепловой нагрузки конденсатора Q.
5. Растёт расхода воды G2, необходимой для снятия теплоты конденсации.
6. Определение среднего температурного напора (средней разности температур) ∆t_ср.
7. Растёт теплофизических свойств конденсата (жидкости, которая образовалась после конденсации пара).
8. Принятие ориентировочного коэффициента теплопередачи Кор и приближённая оценка требуемой площади поверхности теплопередачи Fор.
9. Выбор стандартного конденсатора по ГОСТу. Теперь, после выбора аппарата, начинается его проверка на соответствие поставленной задаче (поверочный расчёт).
10. Нахождение по эмпирическим формулам коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам труб трубного пучка для вертикального α_(1,верт) и горизонтального α_(1,гор) расположения аппарата.
11. расчёт скорости движения воды w2 в трубах трубного пучка.
12. Нахождение критерия Рейнольдса Re2 для воды.
13. расчёт критерия Нуссельта для воды Nu2 и определение коэффициента теплоотдачи α_2 от труб трубного пучка к воде.
14. Определение коэффициента теплопередачи K0 для вертикального и горизонтального аппаратов без учёта загрязнений теплопередающей поверхности.
15. Нахождение расчётного коэффициента теплопередачи Кр для вертикального и горизонтального аппаратов с учётом загрязнений теплопередающей поверхности.
16. Расчёт требуемой площади поверхности теплопередачи Fр и определение запаса площади поверхности теплопередачи ∆(%) для вертикального и горизонтального конденсаторов. Этот запас должен лежать в пределах 10÷30 %. Меньший запас не гарантирует, что выбранный аппарат на протяжении всего срока эксплуатации справится с заданным процессом. А больший запас приводит к неоправданным материальным затратам.
17. Расчёт диаметров штуцеров.

1. В основу расчёта температур начала и конца кипения (или конденсации) положены уравнения изотерм жидкой и паровой фаз
Рис. 1 Иллюстрация температур кипения и конденсации