3.5.1 Ориентировочный расчет теплообменного аппарата для подогрева раствора MgSO4перед подачей в выпарной аппарат
Таблица 3.4
Основные данные для расчета подогревателя
Раствор хлорида аммония | Греющий пар | |||
, % масс. | ||||
5,5 | 78,86 | 132,9 |
Температурная схема процесса:
Характер изменения температур теплоносителей
|
Рис. 3.2
Значение усредненной по всей теплообменной поверхности разности температур рассчитывается по формуле:
; (3.26)
при этом
;
.
Получаем
.
Средняя температура раствора:
, (3.27)
где - среднее арифметическое значение температуры теплоносителя, которое изменяется на меньшую величину (в данном случае температура конденсации греющего пара);
.
Расход раствора :
.
Расход теплоты на нагрев раствора:
, (3.28)
где - удельная теплоемкость раствора, рассчитанная по формуле 3.15, при и % масс.
По формуле 3.16 удельная теплоемкость воды при равна:
|
|
.
Тогда по формуле 3.15 получаем:
Расход теплоты на нагрев раствора по формуле 3.28 равен:
.
Расход греющего пара:
Принимая по (/1/, табл. 4.8 стр. 172) ориентировочный коэффициент теплопередачи , (аппарат со свободной циркуляцией, передача тепла от конденсирующегося пара к воде), рассчитываем ориентировочную поверхность теплопередачи:
.
Проходное сечение трубного пространства рассчитываем по формуле:
, (3.29)
где - внутренний диаметр труб; - динамический коэффициент вязкости начального раствора при средней температуре ; Re – критерий Рейнольдса.
По формуле 3.25 при для воды получаем:
,
а по формуле 3.24 для раствора находим:
,
Для обеспечения интенсивного теплообмена подбираем аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Раствор направляется в трубное пространство, греющий пар – в межтрубное.
Максимальное проходное сечение считаем при критерии Рейнольдса :
,
В то же время проходное сечение можно посчитать по следующей формуле:
Тогда число труб рассчитываем по формуле:
n= /S=0,0084/0,00035=24 труб
По полученному оценочному значению поверхности теплопередачи с учетом числа труб n, в качестве подогревателей, мы выбираем по (/3/ табл. 1.2 стр. 6) кожухотрубчатые одноходовые теплообменники, с внешним диаметром кожуха , числом труб , поверхностью теплообмена , длиной труб , проходным сечением и числом рядов труб , расположенных в шахматном порядке, в количестве 5 штук.