Гидравлический расчет испарителя

В межтрубном пространстве потери давления можно рассчитать по формуле:

Скорость потока в межтрубном пространстве определяется по формуле:

,

где f_мтр - площадь самого узкого сечения потока в межтрубном пространстве, м².

Для выбранного испарителя f_мтр=0,070 м² [3,с.25].

Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в межтрубном пространстве:

о_мтр1=1,5 - вход или выход потока;

о_мтр2=1,5 - поворот через сегментную перегородку;

- коэффициент сопротивления пучка труб;

где ;

G_мтр=G_в=0,855 кг/с - массовый расход потока в межтрубном пространстве;

с_мтр=с_вп=0,687 кг/м³ - плотность потока пара;

м_мтр=м_вп=8,66*10^-6 Па*с [1,с.822]

d_н=25 мм - наружный диаметр трубы.

( при расчете критерия Re в межтрубном пространстве за эквивалентный диаметр принимается наружный диаметр труб);

m - число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве.

Учитывая, что теплоноситель в межтрубном пространстве лишь часть пути движется поперек труб и, кроме того, он может протекать через щели между перегородками и кожухом или трубами, принимают приближенно число рядов труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, равным половине числа труб в диагонали шестиугольника «b», которое с достаточной точностью определяется из выражения:

,

где n=747 - общее число труб в пучке теплообменника.

Число рядов труб в пучке теплообменника равно числу труб в диагонали шестиугольника. Таким образом, принимают

Сопротивление входа и выхода в межтрубное пространство следует определять по скоростям потоков в соответствующих штуцерах.

Тогда расчетная формула для определения потерянного давления в межтрубном пространстве окончательно примет вид:

где x - число сегментных перегородок.

Число сегментных перегородок зависит от длины и диаметра аппарата. Поперечные перегородки в межтрубном пространстве часто размещают на таком расстоянии друг от друга, чтобы живое сечение продольного потока в сегментном вырезе перегородки было равно живому сечению поперечного потока у края перегородки. В стандартизованных теплообменниках это расстояние принимают равным половине внутреннего диаметра кожуха D_в.

Тогда число сегментных перегородок будет равно:

м/с

Теперь мы имеем все данные, необходимые для расчета потерянного давления в межтрубном пространстве по уравнению, приведенному выше.

3.3 Гидравлическое сопротивление трубного пространства

Величину потерянного напора или потерянного давления в трубном пространстве вертикального кожухотрубчатого испарителя рассчитывают, поскольку от его величины в основном зависят высоты нижней и опорной частей ректификационной колонны. Дело в том, что подвод тепла в низ ректификационной колонны с использованием такого испарителя осуществляется естественной циркуляцией за счет разности плотностей поступающего и уходящего потоков из испарителя в линии: колонна - испаритель - колонна. Поэтому высота столба жидкости в линии поступления ее в испаритель должна быть достаточной для преодоления всех гидравлических сопротивлений на пути движения потоков в этой линии.

Основным гидравлическим сопротивлениями на пути движения потоков через испаритель является сопротивления входа и выхода (определяются по скоростям потоков в штуцерах) и сопротивление (давления), которое оказывает паро-жидкостный слой в трубном пучке испарителя.

Тогда расчетная формула для определения потерянного давления в трубном пространстве испарителя будет иметь вид:

,

где о_ш1=о_ш2=1,5 - коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубное пространство и выходе из него [2,с.26];

с_см=614,4 кг/м³ - плотность жидкой смеси, поступающей в испаритель при температуре 114 ⁰С (Расчет приведен выше);

с_п=5,811 кг/м³ - плотность пара, уходящего из испарителя.

g=9,81 м/с² - ускорение силы тяжести;

щ_ш3=29 м/с; щ_ш4=19,49 м/с - уточненные значения скоростей потоков в штуцерах;

H=2м - высота трубок испарителя;

кг/м³ - плотность паро-

жидкостного столба в пучке труб.

Подставляя числовые значения приведенных величин в расчетную формулу, получим:

Па

Таким образом, гидравлический расчет испарителя показал, что сопротивление межтрубного пространства составило 525 Па, трубного - 7778 Па.

Диаметры входного и выходного штуцеров межтрубного пространства соответственно равны 300 мм и 50 мм.

Диаметры входного и выходного штуцеров трубного пространства 200 мм и 250 мм.

Литература

Основная литература

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. М. РусмедиаКонсалт, 2004.- 576с.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. Под ред. Ю.И. Дытнерского. М. Альнс, 12008.- 494с.

3. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М. ООО «Старс, 2006.- 708с.

Дополнительная литература

4. Плановский А.Н., Рамм В.М., Каган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М. Химия, 1968.- 847с.

Размещено на Allbest.ru