Тепловий розрахунок. 
Теплообмінник типу "труба в трубі" для нагріву хлороформу гарячою водяною парою

Температурний режим апарата.

Температура конденсації насиченої водяної пари за тиску 0.1 МПа. Питома теплота конденсації r = 2264 кДж/кг. Розраховуємо температур теплоносіїв на кінцях теплообмінника і середню рушійну силу? tc.

Оскільки:

Дtб / Дtм < 2.

— середню різницю температур можна розрахувати як арифметичну.

Середні температури теплоносіїв:

• — температура конденсату є температурі граючої пари tк = 101.1^оС;
• — середня температура хлороформу:

Теплове навантаження теплообмінника:

Розрахунок необхідної поверхні теплообміну.

Розрахунок конструктивних розмірів апарата.

Приймаємо, що теплообмінник виготовлений з труб діаметром 48Ч4 (внутрішня труба) і 89Ч5 (кожухова труба) D2,10. Матеріал труб — сталь Х18Н9Т. Коефіцієнт теплопровідності л = 17,5 Вт/(м/К).

Для забезпечення турбулентного режиму в теплообмінних трубах виберемо число Рейнольдса Rе2 = 15 * 103. Тоді швидкість руху толуолу в трубах повинна бути:

Кількість труб, що паралельно працюють (потоків):

Критерій Рейнольдса для хлороформу:

Режим руху турбулентний.

Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі і теплопередачі.

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до хлороформу.

Розрахуемо критерій Нусельта розраховуємо за формулою:

Коефіцієнт е_l, який враховує вплив на коефіцієнт тепловіддачі відношення довжини труби L до її діаметра d приймаємо таким що дорівнює одиниці, оскільки для заданого типу теплообмінників мінімальна довжина труб становить 3 м. і відношення:

L / d > 50.

Приймемо у першому наближенні:

Тоді:

Коефіцієнт тепловіддачі у випадку конденсації пари розраховуємо за формулою:

Де:

л1 — коефіцієнт теплопровідності плівки конденсату;

r — питома теплота конденсації за температури конденсації;

с1 — питома густина конденсату;

d3 — зовнішній діаметр труби;

µ1 — в’язкість конденсату.

?t = ?tконд. — ?tст.1.

Приймемо в першому наближенні температуру стінки як середньоарифметичну між температурою конденсації пари і середньою температурою хлороформу:

Приймаємо теплову провідність забруднень з боку конденсату 5800 Вт/(м²/К) й таку саму теплову провідність з боку хлороформу.

Розраховуємо коефіцієнт теплопередачі за формулою:

Перевіримо температуру tcm1 за рівнянням:

Розрахунок необхідної поверхні теплообміну і вибір стандартизованого теплообмінника.

З основного рівняння масо передачі:

Вибираємо стандартизований теплообмінника D2,10.