Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngoài ống

III. THIẾT BỊ ĐUN SÔI ĐÁY THÁP

3 Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngoài ống

Điều kiện:

- Ngưng tụ hơi bão hòa.

- Không chứa không khí không ngưng. - Hơi ngưng tụ ở mặt ngoài ống. - Màng chất ngưng tụ chảy tầng. - Ống nằm ngang.

Áp dụng công thức (3.65), trang 120, [4]⇒ Đối với ống đơn chiếc nằm ngang thì:

Tra bảng V.II, trang 48, [2] ⇒ với số ống n = 7 thì số ống trên đường chéo của hình 6 cạnh

là b = 3

Tra hình V.20, trang 30, [2] ⇒ hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ống và số ống trong mỗi dãy

thẳng đứng là εtb = 0,78 (vì xếp xen kẽ)

⇒ Hệ số cấp nhiệt trung bình của chùm ống: αngưng = εtbα1 = 0,78α1

Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ: tm = ½ (tn + tW1) = 111,95 oC Tại nhiệt độ này thì:

 Khối lượng riêng của nước: ρn = 949,460 kg/m3  Độ nhớt của nước: µn = 2,547 x 10-4 N.s/m2

 Hệ số dẫn nhiệt của nước: λn = 68,439 x 10-2 W/(mK) Nên: αn = αngưng = 0,78α1 = 17049,202 W/(m2K)

⇒ qn = αn (tn – tW1) = 17049,202 x (112,7 – 111,2) = 25573,804 W/m2

⇒ qt = qn = 25573,804 W/m2 (xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 111,2– 25573,804 x 4,769 x 10-4 = 99,00 oC

Tại nhiệt độ này thì:

Tra bảng I.101, trang 91, [1]

 Độ nhớt của Clorofom : µC = 2,920 x 10-4 N.s/m2  Độ nhớt của Benzen: µB = 2,637 x 10-4 N.s/m2

Nên: lgµ = xFlgµC + (1 – xF)lgµB = 0,4 x lg(2,962 x 10-4) + (1 – 0,4) x lg(2,695 x 10-4) = -3,561 ⇒ µ = 2,747 x 10-4 N.s/m2

 Hệ số dẫn nhiệt của Clorofom : λC = 0,0922 W/(mK)

 Hệ số dẫn nhiệt của Benzen : λB = 0,1286 W/(mK) Nên theo công thức (I.33), trang 124, [1]:

λ = λC xxF + λB.(1 -xF) – 0,72xF.(1 -xF)(λB - λC) = 0,1037 (W/mK)

Tra bảng I.153, trang 171, [1]:

 Nhiệt dung riêng của Clorofom : CC = 1138,505 J/(kg.K)

 Nhiệt dung riêng của Benzen : CB = 2115,763 J/(kg.K) Vậy: c = cC + cB(1 - ) = 1632,299 J/(kg.K)

Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [2]: = 4,325 Nên: NuF = 72,293

⇒ aF = 468,406 W/(m2K)

⇒ qF = aF (tW2 - tF) = 468,406 (99 – 45,96) = 24845,694 (W/m2)

Kiểm tra sai số:

ε = 100% = 2,85% < 5 % (thỏa)

4 Xác định hệ số truyền nhiệt

= 374,464 W/m2K

5 Xác định bề mặt truyền nhiệt

Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:

F = = 1,289 m2

Diện tích truyền nhiệt được tính với hệ số an toàn 20 % nên giá trị diện tích thực tế là: Ftt =1,289 x 1,2 = 1,547 m2.

6 Cấu tạo thiết bị

Chọn số ống: n = 7 ống, được bố trí theo hình lục giác đều

Chiều dài ống truyền nhiệt: = 3,909 m

⇒ chọn L = 4 m, dùng tấm ngăn chia làm 2 pass, mỗi pass 2 m.

Kiểm tra: > 50 ⇒ εl = 1 (thỏa)

Khi đó số ống là: 7 x 2 = 14 (ống)  bố trí ống theo 2 hình lục giác đều (kiểu dùng cho số ống là 19).

Số ống trên đường chéo: b = 5 ống Bước ống: t = (1,2 ÷1,5)d = 25 mm

Áp dụng công thức V.140, trang 49, [2]:

⇒ Đường kính trong của thiết bị: D = t(b-1) + 4dn = 0,180 m

Kết luận: Thiết bị trao đổi nhiệt dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống chùm có chiều

dài L = 2 m, D = 0,180 m.

VI. BỒN CAO VỊ