Кожухотрубчатые теплообменники

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный  технологический университет»

Кафедра процессов и аппаратов  химических производств

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО – ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по процессам и аппаратам химических технологий

на тему "Кожухотрубчатые теплообменники"

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработал

студент 3 курса

инженерно-экономического факультета

специальности 1-43 01 06 02

Стригельский А. В.

Руководитель

Калишук Д. Г.

Минск 2013

 

Оглавление

 

 

 

 

Введение

Современная химическая промышленность в Беларуси развивается с 60-х годов  в комплексе с нефтеперерабатывающими и нефтехимическими предприятиями. Интенсивному развитию в республике этой отрасли способствовал ряд благоприятных факторов: большая потребность народного хозяйства в химической и нефтехимической продукции и высокая эффективность её применения в промышленности и сельском хозяйстве; открытие богатых запасов калийных солей на юге Минской области и нефтяных месторождений в Гомельской области; разветвлённая сеть железных и автомобильных дорог.

Начиная с 1958 года, в республике осуществляется развёрнутое строительство новых, расширение и реконструкция действующих химических предприятий. Химическая промышленность стала одной из ведущих отраслей хозяйства, охватывающей многочисленные производства разнообразных неорганических и органических продуктов, имеющих важное значение. Возникли и получили промышленное применение процессы адсорбции, экстракции, молекулярной дистилляции и др.

Современная химическая промышленность насчитывает множество разнообразных  производств, часто сильно различающихся  химической природой и физическими свойствами исходных веществ, промежуточных и конечных продуктов, а также характером и условиями протекания технологических процессов. Несмотря на перечисленные различия, число элементарных процессов, повторяющихся в разных сочетаниях во всех химических производствах, едва достигает двадцати. Из этого ограниченного числа элементарных процессов или из некоторой их части, но в различной последовательности и при разных рабочих условиях строится технология любого химического производства.

 

1 Литературный обзор

1.1 Теоретические основы  теплообмена

При тепловых процессах тепло передаётся от одного вещества к другому. Для  самопроизвольного переноса тепла  одно из этих веществ должно быть более  нагрето, чем другое. Вещества, участвующие  в процессе перехода тепла (теплообмен), называются теплоносителями. Вещество с более высокой температурой, которое в процессе теплообмена отдаёт тепло, называется горячим теплоносителем, а вещество с более низкой температурой, воспринимающее тепло, холодным теплоносителем.

Существуют два основных способа проведения тепловых процессов: путём непосредственного соприкосновения теплоносителей и передачей тепла через стенку, разделяющую теплоносители.

При передаче тепла  непосредственным соприкосновением теплоносители  обычно смешиваются друг с другом, что не всегда допустимо; поэтому данный способ применяется сравнительно редко, хотя он значительно проще в аппаратурном оформлении. При передаче тепла через стенку теплоносители не смешиваются, и каждый из них движется по отдельному каналу; поверхность стенки, разделяющей теплоносители, используются для передачи тепла, и называется поверхностью теплообмена.

Различают установившийся и неустановившийся процессы теплопередачи. При установившемся (стационарном) процессе температуры в каждой точке аппарата не изменяются во времени, тогда как при неустановившемся (нестационарном) процессе температуры изменяются во времени. Установившиеся процессы соответствуют непрерывной работе аппаратов с непрерывным режимом; неустановившиеся процессы протекают в аппаратах периодического действия, а также при пуске и остановке аппаратов непрерывного действия и изменении режима их работы.

Передача тепла  от одного тела к другому может  происходить посредством теплопроводности, конвекции и лучеиспускания.

Передача тепла теплопроводностью осуществляется путём переноса тепла при непосредственном соприкосновении отдельных частиц тела. При этом энергия передаётся от одной частицы к другой в результате колебательного движения частиц, без их перемещения друг относительно друга. Передача тепла конвекцией происходит только в жидкостях и газах путём перемещения их частиц. Перемещение частиц обусловлено движением всей массы жидкости или газа (вынужденная или принудительная конвекция), либо разностью плотностей жидкости в разных точках объёма, вызываемой неравномерным распределением температуры в массе жидкости или газа (свободная, или естественная, конвекция).

Конвекция всегда сопровождается передачей тепла  посредством теплопроводности.

Передача тепла  лучеиспусканием происходит путём переноса энергии в виде электромагнитных волн. В этом случае тепловая энергия превращается в лучистую энергию (излучение), которая проходит через пространство и затем снова превращается в тепловую при поглощении энергии другим телом (поглощение).

Рассмотренные виды передачи тепла редко встречаются в чистом виде; обычно они сопутствуют друг другу (сложный теплообмен). Так при передаче тепла через стенку перенос тепла от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю осуществляется конвекцией, а через стенку – путём теплопроводности.

Теплообменными  аппаратами, или теплообменниками, называются устройства для передачи тепла от одних сред (горячих теплоносителей) к другим (холодным теплоносителям). В химической технологии теплообменные  аппараты применяются для нагревания и охлаждения веществ в различных агрегатных состояниях, испарения жидкостей и конденсации паров, перегонки и сублимации, абсорбции и адсорбции, расплавления твёрдых тел и кристаллизации, отвода и подвода тепла при проведении экзо- и эндотермических реакций и т. д. соответственно своему назначению теплообменные аппараты называют подогревателями, холодильниками, испарителями, конденсаторами, дистилляторами, сублиматорами, плавителями и т. п.

Количество тепла, передаваемого в единицу времени от одного тела к другому, называется тепловым потоком, и выражается в Дж/сек или Вт, т. е. единицах мощности.

При теплообмене  между теплоносителями происходит уменьшение энтальпии (теплосодержания) горячего теплоносителя и увеличение энтальпии холодного теплоносителя. Пусть количество горячего теплоносителя, его начальная и конечная энтальпия равны соответственно G кг/сек I1и I2Дж/кг, а количество холодного теплоносителя и его начальная и конечная энтальпия g кг/сек i1и i2Дж/кг.

Примем также, что количество тепла, передаваемое от горячего теплоносителя к холодному, составляет Q Вт (эта величина называется тепловой нагрузкой аппарата), а потери тепла в окружающую среду равны QnВт. Тогда уравнение теплового баланса запишется в виде:

G·I1+g·i1= G·I2+ g·i2+ Qn,       (1)

Произведя перегруппировку, получим:

G·(I1– I2) = g·(i2–  i1) + Qn,       (2)

 

Величина Qгор= G·(I1 – I2) представляет собой количество тепла, отданного горячим теплоносителем, а величина Qхол= g·(i2– i1) количество тепла, сообщённое холодному теплоносителю.

Таким образом:

Qгор= Qхол+ Qn ,        (3)

Т. е. тепло, отданное горячим теплоносителем, частично передаётся холодному теплоносителю и частично расходуется на компенсацию потерь в окружающую среду.

В теплообменных  аппаратах потери тепла обычно невелики (не более 2 – 3 %) и ими можно пренебречь. Тогда уравнение теплового баланса примет вид:

Q = Qгор= Qхол ,        (4)

или

Q = G·(I1–I2) = g·(i2–  i1),       (5)

Расчет теплообменного аппарата включает определение необходимой  поверхности теплопередачи, выбор типа аппарата и нормализованного варианта конструкции, удовлетворяющих заданным технологическим условиям оптимальным образом. Необходимую поверхность теплопередачи определяют из основного уравнения теплопередачи:

F = Q/(K·∆tcp),         (6)

Тепловую нагрузку Q в соответствии с заданными технологическими условиями  находят из уравнения теплового  баланса для одного из теплоносителей:

— если агрегатное состояние теплоносителя  не меняется — из уравнения

Q = Gi·ci·[tiн- ti k], i =1,2,        (7)

— при конденсации насыщенных паров  без охлаждения конденсата или при  кипении — из уравнения

Q = Gi·ri, i = 1,2,         (8)

— при конденсации перегретых паров  с охлаждением конденсата

Q = G1·(I1н– c1·t1k),        (9)

где I1н— энтальпия перегретого  пара Дж/кг.

Если агрегатное состояние теплоносителя  не меняется, его среднюю температуру  можно определить как среднеарифметическую между начальной и конечной температурами:

ti= (tiн+ tik)/2, i = 1,2,       (10)

Более точное значение средней температуры  одного из теплоносителей

можно получить, используя среднюю  разность температур:

ti= tj± ∆tcp,         (11)

где tj— среднеарифметическая температура  теплоносителя с меньшим перепадом  температуры вдоль поверхности  теплообмена, °С.

При изменении агрегатного состояния теплоносителя его температура постоянна вдоль всей поверхности теплопередачи и равна температуре кипения (или конденсации) зависящей от давления и состава теплоносителя.

Для протекания процесса передачи тепла  необходимо наличие некоторой разности температур между горячим и холодным теплоносителями. Эта разность температур является движущей силой процесса теплопередачи и называется температурным напором. Если Т — температура горячего теплоносителя, а t — температура холодного теплоносителя в °С, то температурный напор:

q = T – t,          (12)

Чем больше температурный напор, тем  выше скорость передачи тепла, причём количество тепла, передаваемого от горячего теплоносителя к холодному, пропорционально поверхности теплообмена F (м2), температурному напору q и времени τ, с : Q = K·F·q·τ,          (13)

где K — коэффициент теплопередачи, Вт/м2∙К.

Если тепло переносится путём  теплопроводности через стенку, то, согласно закону Фурье, количество передаваемого  тепла пропорционально поверхности F, разности температур между обеими поверхностями стенки (qст. = tст.1-tст.2),времени τ и обратно пропорционально толщине стенки δ:

Q = [λ·F(tст1– tст2)·τ]/δ = (λ·F·qст.·τ)/δ,      (14)

где tст1и tст2— температура поверхностей стенки; λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙К).

1.2 Основные типы теплообменников

1.2.1 Назначение и классификация  теплообменных аппаратов

Теплообменными аппаратами, или  теплообменниками, называются устройства для передачи тепла от одних сред (горячих теплоносителей) к другим (холодным теплоносителям). В химической технологии теплообменные аппараты применяются для нагревания и охлаждения веществ в различных агрегатных состояниях, испарения жидкостей и конденсации паров, перегонки и сублимации, абсорбции и адсорбции, расплавления твердых тел и кристаллизации, отвода и подвода тепла при проведении экзо- и эндотермических реакций и т. д.

Соответственно своему назначению теплообменные аппараты называют подогревателями, холодильниками, испарителями, конденсаторами, дистилляторами, сублиматорами, плавителями и т.п.

По способу передачи тепла различают  теплообменные аппараты поверхностные  и смесительные. В первом случае передача тепла происходит через  разделяющие твердые стенки, во втором — непосредственным контактом (смешением) нагретых и холодных сред (жидкостей, газов, твердых веществ). Поверхностные аппараты подразделяются на рекуперативные и регенеративные. В рекуперативных аппаратах тепло от горячих теплоносителей к холодным передается через разделяющую их стенку, поверхность которой называется теплообменной поверхностью, или поверхностью нагрева. В регенеративных аппаратах оба теплоносителя попеременно соприкасаются с одной и той же стенкой, нагревающейся (аккумулируя тепло) при прохождении горячего потока и охлаждающейся (отдавая аккумулированное тепло) при последующем прохождении холодного потока. Регенераторы являются аппаратами периодического действия, рекуператоры могут работать как в периодическом, так и в непрерывном режимах.

1.2.2 Обзор типовых теплообменных  аппаратов

При небольших тепловых нагрузках, когда требуемая поверхность теплообмена не превышает 20 — 30 м2, целесообразно применение теплообменников типа «труба в трубе» Такие теплообменники изготовляют следующих типов: 1) неразборные однопоточные малогабаритные; 2) разборные одно- и двухпоточные малогабаритные; 3) разборные однопоточные; 4) неразборные однопоточные; 5) разборные многопоточные.

Неразборный теплообменник  типа «труба в трубе» изображен на рисунке 1 Эти теплообменники могут  иметь один ход или несколько (обычно четное число) ходов.

1 — теплообменная труба, 2 —  кожуховая труба, 3 — калач

Рисунок 1 – Неразборный  теплообменник типа «труба в трубе»

Конструкция разборного теплообменника показана на рисунке 2 Однопоточный малогабаритный теплообменник (рисунок 2) имеет распределительную камеру для наружного теплоносителя, разделенную на две зоны продольной перегородкой. В крышке размещен калач, соединяющий теплообменные трубы. Кожуховые трубы крепятся в трубных решетках, теплообменные трубы герметизируются с помощью сальниковых уплотнений.

Однопоточные  разборные теплообменники из труб большого диаметра (более 57 мм) выполняются без  распределительной камеры, так как  штуцер для подвода наружного теплоносителя можно приварить непосредственно к кожуховым трубам.

1 — теплообменная труба 2 —  распределительная камера для  наружного теплоносителя 3 — кожуховая труба, 4 — крышка

Рисунок 2 – Разборный  однопоточный малогабаритный теплообменник  типа «труба в трубе»

Достоинством  рассматриваемых теплообменных  аппаратов ям является возможность  создания высоких и даже одинаковых скоростей обоих теплоносителей и, следовательно, больших коэффициентов теплоотдачи. К числу их недостатков относятся большое гидравлическое сопротивление и значительная металлоемкость.

Наиболее широкое  распространение получили кожухотрубчатые  теплообменные аппараты, используемые для теплообмена между потоками в различных агрегатных состояниях (пар ─ жидкость, жидкость ─ жидкость, газ ─ газ, газ ─ жидкость).

Кожухотрубчатые теплообменные аппараты могут использоваться в качестве теплообменников, холодильников, конденсаторов и испарителей.

Теплообменники предназначены для нагрева и охлаждения, а холодильники — для охлаждения (водой или другим нетоксичным, непожаро- и невзрывоопасным хладоагентом) жидких и газообразных сред. Кожухотрубчатые теплообменники и холодильники могут быть двух типов: Н — с неподвижными трубными решетками и К — с линзовым компенсатором неодинаковых температурных удлинений кожуха и труб. Наибольшая допускаемая разность температур кожуха и труб для аппаратов типа Н может составлять 20 — 60 градусов, в зависимости от материала кожуха и труб, давления в кожухе и диаметра аппарата.

Теплообменники  могут устанавливаться горизонтально  или вертикально, быть одно-, двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. Трубы, кожух и другие элементы конструкции  могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали. Распределительные камеры и крышки холодильников выполняют из углеродистой стали.

 

Кожухотрубчатые конденсаторы предназначены для  конденсации паров в межтрубном пространстве, а также для подогрева  жидкостей и газов за счет теплоты конденсации пара. Они могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе, вертикальные или горизонтальные. Конденсаторы могут быть двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству

В кожухотрубчатых испарителях в трубном пространстве кипит жидкость, а в межтрубном пространстве может быть жидкий, газообразный, парообразный, парогазовый или парожидкостной теплоноситель. Эти теплообменники могут быть только вертикальными одноходовыми, с трубками диаметром 25X2 мм. Они могут быть с неподвижной трубной решеткой или с температурным компенсатором на кожухе. Применение кожухотрубчатых теплообменников с температурным компенсатором на кожухе (линзовый компенсатор) ограничено предельно допустимым давлением в кожухе, равным 1,6 МПа. При большем давлении в кожухе (1,6 — 8,0 МПа) следует применять теплообменники с плавающей головкой или с U-образными трубами.

На рисунке 3 изображен  кожухотрубчатый теплообменник  с плавающей головкой, предназначенной  для охлаждения (нагревания) жидких или газообразных сред без изменения их агрегатного состояния. Не закрепленная на кожухе вторая трубная решетка вместе с внутренней крышкой, отделяющей трубное пространство от межтрубного, образует так называемую плавающую головку. Такая конструкция исключает температурные напряжения в кожухе и в трубах. Кожухотрубчатые конденсаторы с плавающей головкой отличаются от аналогичных теплообменников большим диаметром штуцера для подвода пара в межтрубное пространство. Допустимое давление охлаждающей среды в трубах до 1,0 МПа, в межтрубном пространстве — от 1,0 до 2,5 МПа. Эти аппараты могут быть двух-, четырех- и шестиходовыми по трубному пространству. Диаметр кожуха от 600 до 1400 мм, высота труб 6,0 м.

1 — крышка распределительной  камеры, 2 — распределительная камера, 3 — кожух, 4 — теплообменные трубы, 5 — перегородка с сегментным  вырезом, 6 — штуцер, 7 — крышка  плавающей головки, 8 — крышка  кожуха

Рисунок 3 – Кожухотрубчатый теплообменник  с плавающей головкой

Теплообменники  с U-образными трубами (рисунок 4) применяют  для нагрева и охлаждения жидких или газообразных сред без изменения  их агрегатного состояния. Они рассчитаны на давление до 6,4 МПа, отличаются от теплообменников с плавающей головкой менее сложной конструкцией (одна трубная решетка, нет внутренней крышки), однако могут быть лишь двухходовыми, из труб только одного сортамента: 20X2 мм. Кожухотрубчатые испарители с трубными пучками из U-образных труб или с плавающей головкой имеют паровое пространство над кипящей в кожухе жидкостью. В этих аппаратах, всегда расположенных горизонтально, горячий теплоноситель (в качестве которого могут быть использованы газы, жидкости или пар) движется по трубам. Кожухотрубчатые испарители могут быть с коническим днищем (рисунок 5) диаметром 800—1600 мм и с эллиптическим днищем диаметром 2400—2800 мм. Последние могут иметь два или три трубных пучка. Допустимые давления в трубах составляют 1,6—4,0 МПа, в кожухе — 1,0—2,5 МПа при рабочих температурах от —30 до 450°С, т. е. выше, чем для испарителей с линзовым компенсатором.

1 — распределительная камера, 2 — кожух, 3 — теплообменные трубы, 4 — перегородка с сегментным вырезом, 5 — штуцер

Рисунок 4 – Кожухотрубчатый  теплообменник с U образными трубами

Наибольшей компактностью  отличаются пластинчатые теплообменные  аппараты; их удельная рабочая поверхность  достигает 1500 м2/м3.

В пластинчатых теплообменниках поверхность теплообмена  образована набором тонких штампованных гофрированных пластин. Эти аппараты могут быть разборными, элуразборными и неразборными (сварными) В пластинах разборных теплообменников (рисунок 6) имеются угловые отверстия для прохода теплоносителей и пазы, в которых закрепляются уплотнительные и компонующие прокладки из специальных термостойких резин. Пластины сжимаются между неподвижной и подвижной плитами таким образом, что благодаря прокладкам между ними образуются каналы для поочередного прохода горячего и холодного теплоносителей.

Плиты снабжены штуцерами для присоединения  трубопроводов. Неподвижная плита  крепится к полу, пластины и подвижная  плита закрепляются в специальной  раме. Группа пластин, образующих систему параллельных каналов, в которых данный теплоноситель движется только в одном направлении (сверху вниз или наоборот), составляет пакет. Пакет по существу аналогичен одному ходу по трубам в многоходовых кожухотрубчатых теплообменниках.

1 — кожух, 2 — трубчатая решетка  плавающей головки, 3 — теплообменные  трубы, 4 — неподвижная трубная  решетка, 5 — распределительная камера 6 — крышка распределительной камеры, / — люк для монтажа трубного пучка, // — выход остатка продукта, /// — дренаж, IV — вход жидкого продукта V — выход газа или жидкости (теплового агента), VI — вход пара или жидкости (теплового агента), VII — выход паров продукта, VIII — люк

Рисунок 5 – Кожухотрубчатый  испаритель с паровым пространством

Широкое применение получили пластинчато-ребристые теплообменные  аппараты компактность которых достигает 2000 м2/м3. Большими достоинствами этих аппаратов являются: возможность  осуществления теплообмена между тремя, четырьмя и более теплоносителями; наименьший вес и объем (следовательно, и стоимость) по сравнению с другими аппаратами. По своему устройству пластинчато-ребристые теплообменники представляют собой набор тонких пластин, между которыми располагаются тонкие гофрированные листы, припаянные к каждой пластине. Таким образом, образуются сребренные поверхности теплообмена, а теплоноситель разбивается на ряд мелких потоков. Аппарат может быть собран из любого числа пластин, а теплоносители могут двигаться либо прямотоком, либо перекрестным током.

1 — неподвижная плита, 2 — теплообменная  пластина, 3 — прокладка, 4 — концевая  пластина, 5 — подвижная плита

Рисунок 6 – Пространственная схема движения теплоносителей (а) и  условная схема компоновки пластин (б) в однопакетном пластинчатом разборном  теплообменнике

1.3 Современное  аппаратурно-технологическое оформление  процесса теплообмена

Теплообмен является одним из важнейших процессов как в живой природе, так и для технологических производств. Поэтому немало было разработано и разрабатывается по сей день теплообменных установок, разнообразных методов проведения и контроля теплообменных процессов.

К современному теплообменному оборудованию относят теплообменник который был изобретён в 1998 году Плоским А.А., Банниковым Н.В., Громовым А.П., Суворовым А.П. и Федоровым Н.Н. (акционерное общество открытого типа "Чебоксарский завод промышленных тракторов"). Изобретение может быть использовано в теплообменниках для нагрева теплом газов жидкого теплоносителя. Изобретение позволяет компенсировать сердцевины теплообменников из сравнительно дешевых штампованных пакетов, обеспечивающих удобство их чистки в эксплуатации и должную турбулизацию теплоносителей.

Задачей данного  изобретения является создание теплообменника, исключающего сварку при изготовлении пакетов сердцевины, а также обеспечивающего  удобство чистки их в условиях эксплуатации и должную турбулизацию теплоносителей.

Поставленная задача достигнута здесь  благодаря тому, что пакеты теплообменника, содержащего корпус с состоящей  из штампованных пакетов сердцевиной  и патрубками для подвода теплоносителей в соответствующие полости для вывода их из тех же полостей, выполнены в виде бесшовных труб с прямоугольными торцами, соседние боковые стороны которых совмещены друг с другом, а полости теплоносителей внутри пакетов и между ними образованы волнообразными углублениями на сплющенных боковых поверхностях пакетов, крайние из которых образуют боковые стенки корпуса. Указанная совокупность отличается от прототипа и не обнаружена среди аналогичных теплообменников — аналогов в тракторной отрасли техники. Более подробное описание данного теплообменника представлено в приложении А.

Государственная морская академия им. адм. С.О. Макарова (Овсянников М.К., Петухов В.А.) в 1998 году разработала  способ контроля тепловой эффективности  теплообменного аппарата. Изобретение предназначено для использования в теплотехнике и металлургии. Применение предлагаемого способа в практике эксплуатации судовых теплообменных аппаратов позволит объективно и достаточно точно оценить эффективность работы теплообменных аппаратов и определить периодичность их профилактической чистки и других работ по техобслуживанию, снизить затраты и повысить эффективность технической эксплуатации теплообменных аппаратов различного типа и назначения, более качественно выполнять работы по их совершенствованию на стадии проектирования и технологии изготовления.

Это способ контроля тепловой эффективности  теплообменного аппарата (ТА), включающий измерение входных и выходных значений температуры теплообменных  сред, вычисление коэффициента тепловой эффективности ТА (теплового КПД ТА), отличающийся тем, что измеряют одновременно разности значений температур обоих теплоносителей ∆tmaxи ∆tminв установившемся режиме работы ТА, после чего вычисляют etпо формуле:

et= 1 – (∆tcp/∆tmax) ,        (15)

где:

∆tcp= (∆tmax– ∆tmin)/(ln(∆tmax/∆tmin)),      (16)

et— коэффициент тепловой эффективности  ТА;

∆tmax— максимальная разница значений температур теплоносителей на входе  ТА;

∆tmin— минимальная разница значений температур теплоносителей на выходе из ТА;

и сравнивают его значения с критическим, добиваясь выполнения условия

et³ etkp,         (17)

Более подробное описание данного  способа контроля тепловой эффективности  теплообменного аппарата. представлено в приложении Б.

 

2 Расчет холодильника первой  ступени

Рассчитать и выбрать кожухотрубчатый  теплообменник для конденсации  и охлаждения до 35°С, с заданным массовым расходом GА=75000 л/час хлорбезола, под давлением P = 11,25*10^5 Па.

2.1 Определение тепловой  нагрузки

Тепловая нагрузка со стороны  хлорбезола рассчитывается следующим образом:

QА= G_А∙c_А∙(T_А2-T_А1),        (2.1)

где G_А─ массовый расход хлорбезола, кг/с; c_A= 0,34 Дж/кг·К ─ теплоемкость хлорбезола, при его температуре t_А=35°C.

T_А1 = 35°C – начальная температура хлорбензола.

T_А2 = 80°С – конечная температура хлорбензола.

G_А=75000 л/час хлорбезола = 20,8 кг/с

Q_А= 20,8∙0,34∙(80-35) = 318,24 Вт.

2.2 Определение расхода  и тепловой нагрузки воздуха

Тепловую нагрузку со стороны воздуха  примем равной тепловой нагрузке со стороны  хлорбезола c учетом потерь тепла в окружающую среду:

Q_В= β∙Q_А,        (2.2)

где β ─ коэффициент, учитывающий  потерю тепла (примем его равным ─ 0,95).

Q_В= 0,95∙318,24 = 302,328 Вт.

G_В= Q_В/[c_В∙( T_В2-T_В1)],      (2.3)

где G_B─ массовый расход воздуха, кг/с; c_В= 1007,3 Дж/кг·К ─ теплоемкость воздуха, при его температуре t_B= 42,5 °С [3].

G_В= 302,328 /[1007,3∙(60-25)] = 0,008 кг/с.

2.3 Вычисление средней  разности температур теплоносителей

Принимаем схему движения теплоносителей ─ противоток.