Задаем пленочный испаритель ИП-1 со следующими параметрами:

Нагревание проводится водой с , .

Конструктивные параметры теплообменника: поверхность теплообмена . , , , , вес = 230кг, материал – нержавеющая сталь.

Производительность (по отгону паров эфира) – 24,34кг/час.

Тепловой баланс пленочного испарителя.

Теплоноситель – горячая вода.

Температура горячей воды на входе – 800С, на выходе – 400С.

Энтальпия питательной воды: на входе при

на выходе при

КПД установки .

Нагреваемая среда – эфирный раствор с диэтиловым эфиром.

Температура эфирного раствора: на входе –

на выходе –

Расход эфирного раствора – ; расход эфира при испарении: .

Удельная теплоемкость эфирного раствора рассчитывается по формуле:

.

Температурный профиль процесса представлен на рис.1.

Рис 1. График изменения температуры по площади пленочного испарителя.

Т.о., по имеющимся данным составляем тепловой баланс процесса:

, отсюда: .

Из выражения теплового баланса получаем значение расхода горячей воды:

По полученному значению массового расхода определяем скорость потока воды:

Рассчитываем поверхность теплообмена: , где:

- тепловой эффект пленочного испарителя, рассчитываем по упрощенной формуле:

- берем из справочника [1], ккал/кг

- по данным материального баланса, кг

, где:

- коэффициент теплоотдачи жидкости.

Критерий Рейнольдса для потока воды:

, где:

- скорость потока воды в межтрубном пространстве,

- эквивалентный диаметр;

- плотность воды;

- динамическая вязкость воды;

По известному значению критерия Рейнольдса определяем критерий Прандтля и критерий Нуссельта:

, где:

.

Отсюда находим коэффициент теплоотдачи от горячей воды к стенке α1:

- по справочнику [1],

Коэффициент теплоотдачи от пленки к стенке α2 находим по упрощенной формуле для пленочного испарителя:

,

Таким образом, выбранный стандартный теплообменник подходит для данного процесса.

Число труб пленочного аппарата находим по упрощенной формуле:

.

Расчет теплообменника для конденсации паров эфира.

Охлаждение проводится рассолом с , .

Поверхность теплообмена . , , , , вес = 213кг, материал – нержавеющая сталь.

Производительность (по отгону паров эфира) – 24,34кг/час.

Скорость паров ДЭЭ в трубном пространстве:

Критерий Рейнольдса для паров диэтилового эфира:

, где:

- скорость паров ДЭЭ в трубах,

- внутренний диаметр труб;

- плотность паров ДЭЭ;

- динамическая вязкость ДЭЭ;

По номограмме5 определяем критерий Прандтля:

.

Отсюда находим коэффициент теплоотдачи от паров ДЭЭ к стенке α2:

, где: - по справочнику [1],

,