Решение. Для изопропанола выписываем:

Для изопропанола выписываем:

температура конденсации (температура кипения):

t _кип= t _конд = 82,4 °С (таблица V, [2]);

 

удельная теплота конденсации (удельная теплота испарения):

 

r₁ = 664720 Дж/кг (таблица V, [2]);

 

физико-химические свойства конденсата при температуре конденсации:

λ₁ = 0,14 Вт/(м·К) (монограмма X, [2]);

μ₁ = 0,503·10^-3 Па·с (таблица IX, [2]);

ρ₁ = 732,96 кг/м³ (таблица IV, [2]).

 

Тепло конденсации отводить водой с начальной температурой t _2н = 12 °С. Примем температуру воды на выходе из конденсатора t _2к = 41 °С. При средней температуре t₂ = 0,5·(12 + 41) = 26,5 °С вода имеет следующие физико-химические характеристики (таблица XXXIX, [2]):

c₂ = 4180 Дж/(кг·К)

λ₂ = 0,611 Вт/(м·К)

μ₂ = 0,8641·10^-3 Па·с

ρ₂ = 996,05 кг/м³

Рисунок 13 – график изменения температуры поверхности теплоносителей вдоль поверхности теплообмена

 

1. Тепловая нагрузка аппарата составит:

 

2. Расход воды:

 

 

3. Средняя разность температур:

 

4. Примем K _ор= 500 Вт /(м²·К) (из таблицы 2.1, [1]). Тогда ориентировочное значение требуемой поверхности составит:

 

Задаваясь числом Re ₂ = 15000, определим соотношение n /z для конденсатора из труб диаметром d_н = 20 ´ 2 мм:

 

где n - общее число труб;

z - число ходов по трубному пространству:

d - внутренний диаметр труб, м.

5. Уточнённый расчёт поверхности теплопередачи. В соответствии с табличными значениями (таблица 2.9, [1]) соотношение n /z принимает наиболее близкое к заданному значению у конденсаторов с диаметром кожуха D = 600 мм, диаметром труб 20 ´ 2 мм, числом ходов z = 4 и общим числом труб n = 334.

 

Наиболее близкую к ориентировочной поверхность теплопередачи имеет нормализованный аппарат с длиной труб L = 4 м; F = 84 м². Действительное число Re ₂ равно:

 

Коэффициент теплоотдачи к воде определим по уравнению 2.12, [1], пренебрегая поправкой (Pr/Pr_ст)^0.25:

 

 

Коэффициент теплоотдачи от пара компенсирующегося на пучке вертикально расположенных труб, определим по уравнению:

 

 

Сумма термических сопротивлений стенки труб из нержавеющей стали и загрязнения со стороны воды и пара равна:

 

 

Коэффициент теплопередачи (формула 2.19, [1]):

 

 

Требуемая поверхность теплопередачи:

 

Конденсатор с длиной труб 4 м и поверхностью 84 м² подходит с запасом:

 

Аналогично были рассчитаны следующие конденсаторы:

 

диаметр кожуха (D, мм) диаметр труб (d, м) длина труб (L, мм) поверхность теплообмена (F, м2)	n	z	Re2	α2	α1	K	F (м2)	Δ (%)
D = 600 d = 20 2мм L = 4 F = 84					724,5		79,6	5,5
D = 600 d = 20 2мм L = 6 F = 126					724,5		79,6
D = 800 d = 20 2мм L = 3 F = 116							72,3	60,4

 

Окончательно принимаем конденсатор, подробно рассчитанный выше, т.е обладающий следующими данными:

D = 600 мм

d = 20 2 мм

L = 4 м

F = 84 м²

z = 4

n = 334

6. Гидравлическое сопротивление Dр₂ рассчитывается по формуле 2.35, [1]):

 

 

Скорость воды в трубах (формула 2.30, [1]):

 

 

Коэффициент трения по формуле 2.31, [1] равен:

 

 

Скорость воды в штуцерах:

 

 

Гидравлическое сопротивление: