Расчет абсобционной установки

       тогда теплоемкость газа:

     k_{г. см.}= k_бУ_н+ k_в (1-У_н)

Вт/м К

                                 

     В = 0,25 (9 · 1,388 - 5) = 1,873

     

 Вт/м·К 

     Примем  температуру охлаждающей воды на выходе из теплообменника равной 50 °С, тогда средняя температура воды

t₂ = 0,5 (t₂′ + t₂″) = 0,5 (19 + 50) = 34,5 ºС.

     Вода  при средней температуре 34,5 ºС имеет следующие физико-химические и теплофизические свойства [1].

     ρ₂ = 994 кг/м³; μ₂ = 0,7298·10^-3 Па·с, С₂ = 4190 Дж/(кг·град),

     λ₂ = 0,622 Вт/м·град.

Тепловую нагрузку  определим по формуле

;     

 Вт. 

Определим расход охлаждающей воды из уравнения теплового  баланса 

.     

 кг/с.

      Температурная схема теплообменника 

                        110 ºС 21 ºС;

                        50 ºС  19 ºС;

                                        ;

      Средняя разность температур между теплоносителями

                   ºС. 

      4.1.2 Определение коэффициента теплоотдачи  для газовой смеси

      Принимаем трубы теплообменника диаметром  d_т = 25 х 2 мм.  Направим газовую смесь в трубное пространство. Зададимся значением критерия Рейнольдса для газа Re = 40000 (развитое турбулентное движение) и определим требуемое число труб одного хода по формуле [2]

,     

      где d – внутренний диаметр трубы, d = 21 мм = 0,021 м;

. 

           _{По  таблице 4.12 [4] принимаем  одноходовой кожухо-трубчатый  теплообменник: Дкожуха = 1200 мм,   n = 1083}

             _{Уточняем Re:}

     

      Режим движения газа – турбулентный.

      Вычислим  критерий Прандтля для газа

,      

.

      Определим коэффициент теплоотдачи по формуле [2]

,    

      где = 1, для газов отношение =1, [1].

.

Коэффициент теплоотдачи  от газа к стенке

 Вт/(м²·К). 

           _{Определение коэффициента теплоотдачи  от степени к охлаждающей  воде.    Критерий Прандтля для воды}

     

                                                                            м                         

     

     

     

           

_{Принимаем  Re = 10000}

     

  

     

     _{где С- коэффициент для  перегородок, С=1,72}

     

 Вт/м*К

     _{Термическое сопротивление загрязнений:}

     _{-со  стороны газовой  смеси     м²К/Вт}

     _{-со  стороны воды     м²К/Вт табл. 5.4 [4]}

     _{теплопроводность  стальных труб: Вт/м*К}

      

     

_{Определим поправочный коэффициент  e t}

_{При этих значениях e t 0,8 рис.5 (1)}

_{tут= tср* e t= 23,2*0,8 =18,56}

_{Требуемая площадь поверхности теплообмена:}

                   

м²                                                        

_{Принимаем одноходовой кожухо-трубчатый  теплообменник ТН.}

     _{Диаметр кожуха          1200 мм}

     _{Число труб                   1083мм}

     _{Диаметр труб               25 х 2 мм}

     _{Площадь поверхности теплообмена  765 м²}

     _{Длина труб       9 м}

     _{Число сегментных перегородок  n = 14}

     _{Число труб по диагонали  шестиугольника  - 39}

     _{Запас площади теплообмена:}

      

                    

_{Уточненный  расчет:}

    _{Определим число перегородок}

    

    _{Определим площадь сечения  одного хода}

    

_{Уточняем  скорость движения воды}

  

      При расчете теплоотдачи в случае Rе < 10 000 определяющая температура

t_опр = 0,5 (t_ст + t). Ввиду того, что температура t_cT будет определена только в  конце расчета,   необходимо задаться  величиной  ∆t

В данном примере теплопередачи от газа к  жидкости следует учесть, что коэффициент теплоотдачи от газа к стенке обычно значительно меньше коэффициента теплоотдачи от стенки к жидкости, поэтому примем ∆t= 0,25∆t_cp= 0,25*23,2=5,8°С.

  При этом t_ст  = t+ ∆t =34,5+5,8 =40,3°С, и за определяющую температуру  примем t_опр = 0,5 (40,3 +34,5) =37,4 °С.

При этих допущениях:

(G_rP_r)= >8*10⁵

Значения   β, ρ, μ и Рг  для   воды  взяты   по табл. XXXIX. (1)

Для горизонтального   аппарата   расчетная   формула коэффициент теплоотдачи:

Принимаем по табл. 4.12(1) теплообменник с максимальной длиной труб L = 9м. Тогда:

где μ=0,657 при 40,3 °С

Коэффициент теплопередачи:

Термическое сопротивление загрязнений:

     -со  стороны газовой смеси    м²К/Вт

     

     -со  стороны воды     м²К/Вт табл. 5.4 [4]

     теплопроводность  стальных труб: Вт/м*К

  Поверхностная плотность теплового потока:

q=K∆t_ср=80,66*23,2=1871,312

Проверим применимость формулы  расчета коэффициента теплоотдачи и уточним расчет. Расчетное значение ∆t_ср

∆t_ср= q/α=1871,312/339,6=5,51 °С

Уточненное значение (GгРг):

(GгРг)=35,79*10⁵*(5,51/5,8)^0,1=35,6*10⁵

Формула  применена верно, так как (GгРг) > 10⁶ и > 20.

Расчетное    значение    определяющей  температуры 

 а было принято t_ст= 37,4 °С.

Расчет q произведен правильно.

Расчетная площадь  поверхности теплообмена:

Запас площади  поверхности теплообмена:

Запас площади  поверхности теплообмена достаточен.

Принимаем одноходовой кожухотрубчатый теплообменник  ТН.

     Диаметр кожуха          1200 мм

     Число труб                   1083мм

     Диаметр труб               25 х 2 мм0

     Площадь поверхности теплообмена  765 м²

     Длина труб       9 м

Определяем  диаметр патрубков

       м/с; 

      м

      м

Принимаем трубы для патрубков и колен по ГОСТ 10704-91*диаметром

     для воды- 426x10 мм

     для смеси- 820x11 мм 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     

     

     4.2 Расчет центробежного насоса для подачи в колонну поглотителя 

      Примем  скорость воды во всасывающем и нагнетательном трубопроводах  равной 2 м/с. Рассчитаем диаметр трубопровода по формуле

;

м.

Фактическая скорость воды в трубе  

                                             _,м/с                                                    

    

м/с

    _{Принимаем  абсолютную  шероховатость  стенок труб  е = 0,2 мм,  степень шероховатости  dэ / е = 119/0,2 =595.   По рисунку находим значение  коэффициента трения  λ = 0,0235.}

      Вычислим  критерий Рейнольдса

;

.

      Примем  следующие характеристики трубопроводных линий:

линия всасывания – длина l₁ = 15 м; линия нагнетания – длина l₂ = 50 м.

      Определим сумму коэффициентов местных  сопротивлений.

На линии  всасывания:

1) вход  в трубу (с острыми краями) ξ₁ = 0,5;

2) отвод  под углом 90° (2 шт) ξ₂ = 0,21*2=0,42;

3) вентиль нормальный (2 шт) (для диаметра 119 мм) ξ₃ = 0,47*2=0,94

.

На линии  нагнетания:

1) отвод  под углом 90° (3 шт)  ξ₁ = 0,21*3=0,63;

2) вентиль нормальный (4 шт) (для диаметра 119 мм) ξ₃ = 0,47*4=1,88

3) диафрагма  m=0,6 ξ₃ =  2;

4) выход  из трубы ξ₄ = 1.

.

     Определим потери напора по формуле

      .    

     Потери  напора на всасывающей линии

       м.

     Потери  напора на нагнетательной линии