Перейти к публикации
Форум химиков на XuMuK.ru
terri

Как посчитать площадь теплообменника

Рекомендованные сообщения

Добрый день!

Не подскажите, как можно посчитать такую площадь для конденсации паров воды, если известно, что расход дистиллята 400 л/ч.

У меня никак не получается найти в инете простую для понимания формулу. :-(

Спасибо заранее!

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В принципе любая площадь - смотря сколько сможете отвести с другой стороны.
(конденсацией-испарением можно передавать очень большие потоки мощности)

Так что начинайте считать со второй части теплообменника - с этой мощность может быть очень большой.
(Ну и теплопроводность ребер конечно, если они есть)

PS отвод и теплопроводность самого конденсата не забудьте учесть ;)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Спасибо!

К сожалению, я не химический инженер, а рядовой синтетик.

Вот как мне начать со второй части теплообменника, если я не знаю,

где первая.

Нашла в Павлове, Романкове, Носкове раздел "Пример расчета теплообменников",

но там, к сожалению, примеры не с водным паром, а с парами органики.

Через перепетии все же имею пару чисел. Известно стало Q, равное 100 kW,

известно давление - 50 мм рт ст, известны две дельты - разница температур

охлаждающей воды и разница температур в реакторе ( в дистилляте и кубовом

остатке). А вот что дальше?

А к теплопроводности ребер, может к концу года и доберусь. :-)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

В процессах и аппаратах важно прежде всего не вещество, а его константы (плотность, вязкость, теплоёмкость, скорость течения). Их подставляют в соответствующие критериальные уравнения (критерии Рейнолдса Re Нуссельта Nu и др) и по критериальным уравнениям

находят нужную вам величину.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Все просто - надо просто понимать, какие физические процессы происходят.

 

При конденсации(это ваш основной процесс) будет выделяться конденсат и теплота конденсации.

Основная проблема будет в отводе этой самой теплоты конденсации - это для воды около 2.5 МДж/кг.

(расчеты для углеводородов можно смотреть как пример, но с учетом что там обычно около 0.4 МДж/кг)

 

Придеться подумать об отводе конденсата - причем если тепло будет проходить через его слой,

то он имеет ограниченную теплопроводность и может работать как своего рода "теплоизолятор", увеличивая тепловой напор(потери T).

(с другой стороны, лучше если поверхность теплообменника будет мокрой - тогда там не будет никаких потерь на начало конденсации.

На сухом теплообменнике конденсация может и вообще не начаться - тоже известный физический эффект, нужна "затравка" для начала фазового перехода, сухая гидрофобная поверхность может и вообще не работать, особенно если рядом есть "мокрая" которая ограничивает давление и/или перепад температур, забирая все на себя.   Иногда при проектировании приходиться даже ставить

отдельный насос, который бы орошал поверхности теплообменников, особенно если нет возможности для больших потерь на начало,

как в вашем вакуумном случае)

 

 

Потом считаете потоки тепла через стенки и ребра - простейшая формула теплопроводности.  По ней можно прикинуть, чтобы понять какой тип теплообменника выбрать, какой материал и какого порядка должны быть размеры и толщины, чтобы обеспечить такой поток при заданных допустимых потерях...

 

Vladimir

PS  Конденсация очень мощный и эффективный процесс, с ней скорее всего проблем не будет(если не считать грабли с ее началом на сухой поверхности).

Поэтому лучше начать считать со второй части - вот она будет ограничивать плотность потока мощности, поскольку там скорее всего теплопроводность среды и материалов теплообменника(и ее теплоемкость на скорость потока) будут лимитировать процесс,

а так-же надо сделать анализ как будет влиять то что температура теплоносителя изменяется по ходу теплообменника...

(теплообменники с фазовым переходом самые мощные и там практически одинаковая T по всему теплообменнику, 

определяемая только давлением конденсации.  В случае если тепло загоняется не в фазовый переход, а в теплоемкость,

то принимая тепло теплоноситель нагревается - а в случае фазвого перехода огромная теплоемкость принимается практически без изменения T)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Рассматривайте Ваш аппарат не конденсатором, а подогревателем, с известным расходом пара.

смотрите "Процессы и аппараты пищевых производств" почти в каждой книге есть расчет и теория.

 

Для начала следует выбрать

тип подогревателя: трубчатый или пластинчатый.

материал поверхности теплообмена: сталь, нерж, латунь - что подходит. и т.д.

нагреваемая жидкость может быть не только вода, а какой-либо жидкий продукт на производстве, который надо нагреть - это даст экономию энергоресурсов.

по опыту - пластинчатый подогреватель меньше, удобней, но его самим делать нецелесообразно, лучше покупать, цена где-то 40-100 т.р. и производитель посчитает за даром. 

трубчатый своего изготовления может оказаться дороже и гораздо массивней.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Спасибо вам огромное за подробные объяснения!

Меня очень заинтересовали два числа - теплота конденсации 2,5 МДж/кг и

цена на пластинчатый подогреватель/конденсатор.

Если мне известен расход 400 л/ч (или 400 кг), то, получается, я могу

расчитать тепло, как 2,5*400 v MДж. Видимо, по этому теплу можно рассчитать

и поверхность конденсатора? А случайно это тепло не может быть

параметром, по которому выбирают и сам конденсатор?

Допусти, прихожу в магазин, мне, мол, пожалуйста, конденсатор,

чтобы такое тепло мог отвести. Так не получится?

И очень здорово, если производитель сам посчитает этот конденсатор,

если гарантировать, что его потом и купят.

Меня расчеты просто в замешательство вводят - на три страница

один расчет!!!

Вот один раз мне посоветовали, как диаметр трубы считать,

чтобы быть уверенным, что планируемый расход "уляжется" в эту трубу.

Вот это красота! Одна чудесная формула и никаких хлопот! :-)

С разбегу думала, что и с конденсатором будет что-то подобное,

но, видимо, оплашалась. :-)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Набираете в яндексе пластинчатый теплообменник купить...

Машимпекс, Этра, Опекс, Альфа-Лаваль, Функе...

пишете, Вам присылают опросный лист и т.д.

самому считать тоже просто, но есть куча мелких деталей относительно теплоносителей.

F=Q/(k*дельтаС)

F - площадь, м2

Q тепловой поток 2,5*400/3600= 0,277 , МВт=277000Вт

k - коэф теплопередачи, очень сильно зависит от чистоты пара и жидкости, материала поверхности, можно принимать от 500 до 2000 Вт/(м2*С)

дельта t  - средний перепад температур между паром и жидкостью на входе и выходе, К. Например, если пар 100С, а вода поступает с 20С, уходит с 60С, то разница на входе составит 100-20=80С, на выходе 100-60=40С, тогда дельта  t  составит (80+40)/2=60С

получим как-то так:

F=277000/(1000*60)=4,7 м2.

будем вникать в подробности?

Изменено пользователем adamas

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Какое же Вам огромное спасибо! Ну так все стало понятно!

Ну если можно, то очень бы хотелось и о подробностях рассказать.

Это я для облегчения сказала, что вода отпаривается. На самом деле

в этой воде присутствует и 6-7 % муравьиной кислоты. Это "смягчающий"

или "оттягачающий"фактор? Рискну предположить, что вот это Q как-то

связано с теплоемкостью с(р), а теплоемкость, возможно считается через

массовые доли, а поскольку теплоемкость у воды, наверное, больше, чем

у муравьиной, то и Q будет меньше, значит и площадь тоже, значит, 4,7м2 с резервом.

Это неважное объяснение?

А вторая подробность такая, что 400 л/ч я посчитала на основании того, что у меня

5м3 реактор имеет отверстие, через которое идут пары, диаметром 480 мм.

Учитывая давление 50 мм рт ст, посмотрела по табличе, какая плотность

паров , скорость пара взяла как 15 м/с и все подставила в мою полюбившуюся

формулу. Получилось, что 400 л/ч даже с запасом. А теперь вот подумала, а

хватит ли у меня тепла от пара, который поступает в рубашку реактора,

чтобы отпарить столько воды. Можно ли это как-то посчитать?

Мне знаком только диаметр реактора и высота обогревательной рубашки.

Видимо, можно посчитать площадь обогрева. А как потом дальше, не знаю.

Известно еще, что для обогрева используется пар низкого давления.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Какое же Вам огромное спасибо! Ну так все стало понятно!

Ну если можно, то очень бы хотелось и о подробностях рассказать.

Это я для облегчения сказала, что вода отпаривается. На самом деле

в этой воде присутствует и 6-7 % муравьиной кислоты. Это "смягчающий"

или "оттягачающий"фактор? Рискну предположить, что вот это Q как-то

 

это пожирающий фактор - прожирающий теплообменник, до дыр ;)

 

Во-первых материалы теплообменника теперь придеться выбирать только из тех кто химически стоек к раствору этой кислоты.

(кстати и про прокладки, припои и все что будет с ним контактировать тоже не забудьте - может или сожрать, либо вызвать ускоренное старение, либо набухание)

Короче говоря химический справочник по материалам в руки, и смотреть...  Но это все равно не окончательно - в конце еще головой подумать будет полезно ;)

 

Во-вторых теперь еще вопрос про графики(ну такие в треугольничках, знаете наверно ;) ) этой смеси - а не образует ли она азеотропы?..

 

В третьих не плохо бы понять что будет происходить с концентрацией раствора в этом процессе - где и как она будет меняться(кстати материал стойкий к концентрированной кислоте может разрушаться ее растворами, либо наоборот)?  

Ну то есть вопрос тут в температурах и давлениях пара в этом месте - от этого как раз теплообменник будет очень сильно зависеть...

 

В четвертых какой процесс - выпаривание либо все-же конденсация паров воды?

От этого зависят грабли с "запуском" процесса конденсации - как я уже говорил, на сухой гидрофобной поверхности конденсация может и не начаться вообще никогда...

 

 

Кстати по этой-же причине пластинчатый теплообменник для конденсатора паров может и вообще не подойти(по кр мере без специальных танцев с бубном вроде нанесения каких-нить покрытий + подачи раствора насосом для орошения всей поверхности)...

 

Трубчатые хотя и хуже по параметрам - но там зато можно будет трубы разместить в шахматном порядке, чтобы капающий с верхнего ряда труб конденсат попадал на трубы нижнего ряда и увлажнял его.

 

 

Иногда для этого приходиться ставить насос, который бы гонял по кругу раствор и не только увлажнял теплообменник,

но и за одно разбирался с концентрациями раствора, перемешивая его - не забывайте что просто чистое в-во это одно,

но когда это раствор или смесь(кстати если это твердое в-во оно еще кристаллизоваться может, забивая теплообменник),

то это уже совсем другое тк по мере испарения или конденсации меняется и его концентрация, и ДАВЛЕНИЕ ПАРОВ в этом месте!

То есть поэтому какая-то часть может и не работать - если точка в другом месте имеет другую концентрацию и будет определять

температуру и соотв. ей ДАВЛЕНИЕ паров...   Давление пара ведь одно по всему объему, если пренебреч динамическим напором от скорости пара...

 

Vladimir

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

Загрузка...

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×
×
  • Создать...