Виконуємо перевірюючий розрахунок площі поверхні теплообміну.
°С 150°С
,9°С 80°С
;
Таким чином, середня різниця температур:
Визначаємо середній коефіцієнт тепловіддачі від контактного газу до стінки труби [9, (V-40)]:
, (3.15)
Де Атр - коефіцієнт, що враховує фізичні властивості контактного газу при середній температурі;- масова швидкість контактного газу в трубному просторі, кг/(м2·с);- внутрішній діаметр труби, м.
Теплофізичний параметр контактного газу знаходять при середній температурі:ср = (747 + 150)/2 = 448,5 °С.
Теплоємкість і динамічну в'язкість формальдегідного газу розраховуємо у табл. 3.13 [5].
Таблиця 3.13
Розрахунок теплоємності й динамічної в'язкості
O2 | CO | H2O | H2 | CO2 | N2 | СН2О(г) | СН3ОН(г) | Σ | |
Cp T, K | 34,60 | 31,19 | 37,57 | 29,67 | 48,74 | 30,86 | 52,07 | 73,77 | - |
xi, | 0,0004 | 0,0040 | 0,3524 | 0,0521 | 0,0160 | 0,3540 | 0,1802 | 0,0410 | 1,0000 |
Cp∙ xi | 0,0144 | 0,1249 | 13,2404 | 1,5443 | 0,7807 | 10,9243 | 9,3826 | 3,0243 | 39,0359 |
Mr | 32 | 28 | 18 | 2 | 44 | 28 | 30 | 32 | - |
Mr∙ xi | 0,0134 | 0,1121 | 6,3427 | 0,1041 | 0,7048 | 9,9108 | 5,4054 | 1,3118 | 23,9052 |
μi∙ 107 | 390 | 360 | 237 | 156 | 304 | 315 | 218 | 231 | - |
(Mr∙ xi/μi)∙ 10-4 | 0.0343 | 0,311 | 2,6763 | 0,667 | 2,318 | 31,463 | 24,795 | 5,679 | 92,0 |
|
|
;
Приймаємо, що критерій Прандтля для двохатомних газів Pr = 0,72 [7], тоді теплопровідність контактного газу:
Площа поперечного перетину трубного простору підконтактного холодильника:
Масова швидкість контактного газу у трубному просторі:
,
Де - витрата контактного газу, кг/ч.
Коефіцієнт, що враховує властивості контактного газу, визначається по формулі [9, V-29]:
. (3.16)
.
Таким чином, середній коефіцієнт тепловіддачі:
.
Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від стінки труби до циркуляційного конденсату. Фізичні властивості конденсату визначаємо при середній температурі 86,1 °С [7].
Швидкість руху конденсату у міжтрубному просторі:
.
При такій швидкості руху конденсату у міжтрубному просторі критерій Рейнольдса:
,
Де
Визначимо критерії Прандтля й Грасгофа [7]:
;
;
;
критерій Нуссельта розраховують по формулі [7]:
, (3.17)
Таким чином, коефіцієнт тепловіддачі від конденсату трубі:
.
По формулі (3.12) сума термічних опорів стінки труби з урахуванням шарів забруднень по обидва боки [7]:
Σrст = 0.00009 + 0,002/17,5 + 0,00017 = 0,000374 м2·К/Вт.
Коефіцієнт теплопередачі:
Поверхню нагрівання визначаємо з рівняння:
Запас поверхні теплопередачі складе: