Tải nhiệt trung bình cho quá trình truyền nhiệt

Một phần của tài liệu tính toán và thiết kế tháp chưng luyện (Trang 63 - 69)

I. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU.

I.2. Tải nhiệt trung bình cho quá trình truyền nhiệt

• Các chuẩn số cần thiết.

- Khối lượng riêng của hỗn hợp tại nhiệt độ trung bình ta tính bằng công thức sau:

Với tF = 46,341oC. Nội suy theo bảng I.2 [I – 9] ta được

ρA = 761,0249 kg/m3

ρB = 851,0249kg/m3

 ρ = 821,866 kg/m3 - Tính độ nhít của dung dịch

lgµdd = xtb.lgµA+ (1 - xtb).lgµB [I – 84] [I – 84]

Tại ttb = 46,341oC. Nội suy trong bảng I.102 , [I – 91] ta có

µA = 0,256.10-3 Ns/m2

µB = 0,4565.10-3 Ns/m2

 lgµdd = 0,37.lg(0,256.10-3) + (1 – 0,37)lg(0,4565.10-3)  µdd = µx = 0,3686.10-3 Ns/m2

- Tính chuẩn số Reynon.

Chọn vận tốc của dung dịch đi trong ống là 0,5m/s

chế độ chảy xoáy

- Hệ sè dẫn nhiệt của dung dịch, λ

, w/m.độ[I – 123] [I –

123] Trong đó:

A: hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng. Vì Rượu Etylic và Nước là 2 chất lỏng không liên kết nên A = 4,22.10-8

Cp: nhiệt dung riêng đẳng áp của chất lỏng, J/kg.độ

ρ: khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3

M: khối lượng mol tỷ lệ giữa chất lỏng 1 phân tử chất đã cho và 1/16 khối lượng nguyên tử oxi

Ta có: M = MF =70,6kg/kmol Cp = 1978,986 J/kg.độ

ρ = 821,866 kg/m3

- Tính chuẩn số Pran của hỗn hợp.

[II – 12]

- Tính chuẩn số Nuyxen

[II – 12] Trong đó:

Prt: chuẩn số Pran tính theo ttb của tường.

ε1: hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỷ số giữa chiều dài l và đường kính.

Ta có: Đường kính ống dn = 38mm Chiều dài H = l = 1,5m

Với và Re > 104. Tra bảng 4.1 trong [III – 197] ta có ε1= 1,02 Do chênh lệch giữa vỏ và dòng lưu thể là khá nhỏ nên ta có thể coi

 Nu = 0,021.1,02.367900,8.4,6760,43.10,25  Nu = 186,83

• Tính hệ số cấp nhiệt.

- Hệ số cấp nhiệt phía hơi đốt α1

, w/m2.độ[II – 28] [II – 28]

Trong đó:

r: Èn nhiệt ngưng tụ của nước, J/kg H = l = 1,5m

A: hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ màng, tm.

tT1: nhiệt độ của bề mặt tường, tiếp xúc với nước ngưng, oC tbh: nhiệt độ của hơi nước bão hoà, oC

∆t1 = tbh – tT1

∆t1: hiệu số nhiệt độ giữa tbh và nhiệt độ phía tường tiếp xúc với nước ngưng. Chọn ∆t1 = 5,2oC

Ta có nhiệt độ thành ống phía hơi ngưng tụ là: tT1 = tbh - ∆t1

tT1 = 119,6 – 5,2 = 114,4oC Nhiệt độ màng nước ngưng tụ là

tm = 0,5.(114,4 + 119,6) = 117oC

Với tm = 117oC. Nội suy trong [II – 29] ta được A = 186,65 Tại tT1 = 114,4oC ta có r = 2217,497.103 J/kg

Vậy hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ là:

α1 = 8792,25 w/m2.độ

- Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ

q1 = α1.∆t = 8792,25.5,2 = 45719,7 w/m2 - Hiệu số nhiệt độ ở hai bề mặt thành ống

∆Tt = tT1 – tT2 = q1.Σr

Với [II – 3]

Trong đó:

r1, r2: nhiệt trở của cặn bẩn bám vào hai bên thành ống phía hơi đốt và phía dung dịch, m2.độ/w

δ: chiều dày của thành ống, δ = 2,5.10-3m r1, r2 tra bảng PL.12 [III – 346] ta có

 m2độ/w  ∆T1 = 45719,7.3,948.10-4 = 18oC

- Nhiệt độ thành ống phía dung dịch tT2 = tT1 - ∆tT = 114,4 – 18 = 96,4oC

- Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống và dung dịch.

∆t2 = tT2 – ttb = 96,4 – 46,341 = 50,059oC

- Hệ số cấp nhiệt α2 phía dung dịch

- Nhiệt tải riêng từ thành ống đến dung dịch

q2 = α2.∆t2 = 883,196.50,059 = 44211,91 w/m2 Ta có:

Vậy chọn ∆t1 = 5,2oC là phù hợp - Nhiệt tải riêng trung bình

w/m2

• Bề mặt chuyền nhiệt.

m2

• Tổng số ống n.

- Tổng số ống n được tính theo công thức.

Trong đó:

f: diện tích xung quanh của một ống, m2 f = π.dn.h, m2

f = 3,14.0,038.1,5 = 0,17898 ống

Quy chuẩn n = 61 ống bảng V.11 [II – 48]

Ta bố trí ống sắp xếp theo hình 6 cạnh gồm 4 hình. Số ống trên đường xuyên tâm của hình 6 cạnh là b được tính theo.

b = 2a – 1

a được tính theo công thức: n = 3a(a - 1) + 1[II – 48] [II – 48]  61 = 3a(a - 1) + 1  a2 – a – 20 = 0  a = 5 và a = - 4 Vậy b = 2.5 – 1 = 9 ống - Số ngăn ωt: tốc độ chất láng thực tế chảy trong ống, m/s. ωt = ωt = m/s Theo lý thuyết ta chọn: ωt = 0,5 m/s.

Do lý thuyết lớn hơn thực tế nên ta phải chia ngăn.

• Số ngăn. m =

Theo nguyên tắc số ngăn phải chẵn nên ta chọn m = 4 ngăn.

• Tính đường kính thiết bị.

D = t(b – 1) + 4.dn [II - 49] [II - 49]

Trong đó:

Chọn t = 1,5 dn = 1,5.0,038 = 0,057 m

 D = 0,057(9 – 1) + 4.0,038 = 0,608 m.

Vậy thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu có các thông số sau: F = 12,56 m2 L = 1,5 m dn =38 mm D = 608 mm n = 61 ống m = 4 ngăn

Một phần của tài liệu tính toán và thiết kế tháp chưng luyện (Trang 63 - 69)

Tải bản đầy đủ (DOC)

(84 trang)
w