Тепловой расчет

Тепловой расчет




Цель: определение количества теплоты, подводимой к
аппарату теплоносителем или отводимой от аппарата
хладагентом (теплового потока теплоносителя или
хладагента), расхода теплоносителя (хладагента), вычисление
поверхности теплообмена.
Этапы теплового расчета:
составление температурного графика;
составление и расчет (определение количества подводимого
или отводимого тепла (теплового потока)) теплового баланса
для каждого теплового режима;
определение поверхности теплообмена для наиболее
нагруженного теплового режима.
1
Исходные данные :





задание на курсовой проект (тепловой
расчет для КАКОГО реактора?)
материальный расчет (Gтехн.!!!);
аппаратурный расчет (Fт/о стандартная);
термохимические свойства веществ
(справочные данные!, если нет - расчет)
ВАЖНО!!!
Перед началом любого расчета приведите в
соответствие размерности справочных или
рассчитанных величин, подставляемых в
расчетные формулы.
2
График температурного режима аппарата
Цель: разбиение процесса на этапы по
тепловым режимам
А
Б



I – режим охлаждения
II – режим выдержки
АБ – расчетный режим
3
Тепловой баланс (каждого!)
теплового режима
Q1 + Q2 + Q3 = Q4 + Q5 + Q6






Q1 – количество теплоты (тепловой поток) поступающих в
аппарат видов сырья, перерабатываемых веществ, кДж;
Q2 – количество теплоты (тепловой поток), отдаваемое
теплоносителем аппарату и перерабатываемым веществам или
отнимаемое хладагентом от аппарата и перерабатываемых
материалов, кДж;
Q3 – суммарный тепловой эффект процесса, кДж;
Q4 – количество теплоты (тепловой поток) уходящих из аппарата
продуктов реакции, кДж;
Q5 – количество теплоты (тепловой поток), расходуемое на
нагрев аппарата или отнимаемое при его охлаждении, кДж;
Q6 – количество теплоты, теряемое аппаратом в окружающую
среду или поглощаемое аппаратом из нее, кДж.
4
Q2 определяется из уравнения:
Q2 = Q4 + Q5 + Q6 – Q1 – Q3

ВАЖНО! Равенство справедливо как
для процессов, протекающих при
нагревании, так и для процессов, идущих
при охлаждении. В последнем случае Q2
имеет отрицательную величину. Знак
минус показывает на направлении
теплового потока (то есть на отвод
теплоты).
5
Расчет теплоты поступающих в аппарат
перерабатываемых веществ(Q1)
и уходящих из аппарата продуктов (Q4)
Q1 последующего режима = Q4 предыдущего
Q1,4
G c t


i
i
i
 G1  c1  t1  G2  c2  t2  ...  Gi  ci  ti
 n
, кДж
Мат.расчет
 Gi – масса i-ого вещества, кг/сут;
сi, – удельная теплоемкость i-oro вещества при
температуре потока, кДж/(кг · К);
Температ.
 ti – температура i-oro вещества, отсчитанная от какойграфик
либо точки (обычно от 0 °С) °С;
 α – количество операций в сутки;
Аппаратур.
расчет
 n – количество параллельно работающих (!) аппаратов.
Искать!

6
Расчет теплоемкости:

Твердые и жидкие вещества: правило Коппа
c




ат
c
 i  ni
Рассчитанную С увеличить на 5-20%
M
сатi – атомная теплоемкость элементов, входящих в состав
молекулы, кДж/(кг-ат·К) (таблица 1);
n – число одноименных атомов элементов, входящих в
состав молекулы;
М – молекулярная масса соединения;
с – массовая удельная теплоемкость вещества, кДж/(кг·К).
Состояние
вещества
Атомные теплоемкости элементов, кДж/(кг-ат·К)
С
Н
О
N
S
P
F
Si
B
остальные
элементы
твердое
7,53
9,62
16,74
11,29
22,59
23,01
20,92
20,08
11,72
26,36
жидкое
11,72
17,99
25,10
–*
30,96
29,33
29,29
24,27
19,66
33,47
7
Расчет теплоемкости:



Газы
Теплоемкость при постоянном объеме
(кДж/(кг·К)):
2n  1
CV 
 4,19
M
Теплоемкость при постоянном давлении
(кДж/(кг·К)):
2n  3
Cp 
 4,19
M
8
Расчет теплоемкости:

Растворы
x1c1  x2 c2  ...
c
100
х1, х2 – массовые доли компонентов, %;
с1, с2 – удельные теплоемкости этих компонентов, кДж/(кг · К).


Для двухкомпонентных водных растворов:
для разбавленных растворов (х˂20%)
c воды,
4,19кДж/(кг·К);
 (1  x)
4,19 – удельная теплоемкость
х – массовая доля растворенного вещества, доли.

для концентрированных растворов (х˃20%)

c  c1  xбезводного
 4,19  (1растворенного
 x)
с1 – удельная теплоемкость
вещества,
кДж/(кг·К).
9
Расчет теплоты, расходуемой на
нагрев (охлаждение) аппарата (Q5)
.
Q5  Q5'  Q5''  Q5'''
Q5'  0,7  Gап.  cмат.   tкон.  tнач. 
Нагрев изоляции 0,01
Q5'
'
Нагрев эмали 0,1 Q5

0,7 – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрева;
Аппаратур.
расчет  G – масса всего аппарата, кг;
ап.
Gап.  2300 pD 3
р – избыточное давление в аппарате, МПа; D – диаметр реактора, м.

смат. – удельная теплоемкость основного материала аппарата, кДж/(кг ·
К), для стали и чугуна с=0,5 кДж/(кг · К).
Считать! tкон – средняя конечная (для данного режима) температура аппарата, °С;

tнач. – средняя начальная (для данного режима) температура аппарата,
°С, если аппарат не был предварительно нагрет, то tнач.=20 °С.





Если α1 ≈ α2,
tкон 
tгор.  t хол.
2
tгор. – температура горячего теплоносителя, °С;
tхол. – температура нагреваемой реакционной массы, °С.
α1  α2 , то tкон. ≈ tгор.
α 2  α1, то tкон. ≈ tхол..
Коэффициенты
Теплоотдачи 1 и 2
ПРИНИМАЕМ (см. табл. в АРМ)
10
Расчет теплоты (холода), теряемой
аппаратом в окружающую среду (Q6)
из.
неиз.
неиз.
Q6  Q6из.  Q6неиз.  3,6   (( F из.   из. (tнар
  неиз. (tнар
.  tо.с. )  ( F
.  tо.с. ))
Считать!
Аппаратур.
расчет

Искать! 

Считать!
F – площадь поверхности аппарата, м2;
 – продолжительность процесса, ч;
3,6 – коэффициент для перевода Дж в кДж и секунд в часы;
tнар. – температура наружной поверхности аппарата, °С;
tо.с. – температура окружающей среды, °С; tо.с.=20 °С.
αсm. – коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду, Вт/м2·К
F  ( DH 


 D2
2
)
Н – высота аппарата, м;
D – наружный диаметр рубашки, м.
1
F неиз.  F
3
F из. 
2
F
3
11
Расчет теплоты (холода), теряемой
аппаратом в окружающую среду (Q6)
из.
неиз.
неиз.
Q6  Q6из.  Q6неиз.  3,6   (( F из.   из. (tнар
  неиз. (tнар
.  tо.с. )  ( F
.  tо.с. ))
Считать!
Аппаратур.
расчет

Искать! 

Считать!
F – площадь поверхности аппарата, м2;
 – продолжительность процесса, ч;
3,6 – коэффициент для перевода Дж в кДж и секунд в часы;
tнар. – температура наружной поверхности аппарата, °С;
tо.с. – температура окружающей среды, °С; tо.с.=20 °С.
α – коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду, Вт/м2·К
Для неизолированной части tнар. = tкон (см. расчет Q5)

Для изолированной части
с температурой выше 100 °С..................…………….…..…..45 °С;
с температурой 100 °С и ниже.................…………….….....35 °С;
с температурой вспышки паров ниже 45 °С...................35 °С;
при охлаждении рассолом или охлажденной водой…..…5÷10 °С

12
Расчет теплоты (холода), теряемой
аппаратом в окружающую среду (Q6)
из.
неиз.
неиз.
Q6  Q6из.  Q6неиз.  3,6   (( F из.   из. (tнар
  неиз. (tнар
.  tо.с. )  ( F
.  tо.с. ))
Считать!
Аппаратур.
расчет

Искать! 

Считать!
F – площадь поверхности аппарата, м2;
 – продолжительность процесса, ч;
3,6 – коэффициент для перевода Дж в кДж и секунд в часы;
tнар. – температура наружной поверхности аппарата, °С;
tо.с. – температура окружающей среды, °С; tо.с.=20 °С.
α – коэффициент теплоотдачи от стенки в окружающую среду, Вт/м2·К
  9, 74  0, 07(tнар.  tо.с. )

из при tнар

неиз. ПРИНИМАЕМ для воздух-среда в реакторе (см. табл.)
из.
13
Определяем толщину и
материал изоляции
 t т  t о .с .
 1
1  ст.  
 



 , м


(
t

t
)



т
ст.  
 из. из. о.с.  из.




Искать! 



tm – температура теплоносителя в рубашке, °С;
tиз. – температура поверхности изоляции, °С;
tо.с. – температура окружающей среды, °С;
α1 и αиз. – коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к стенке и от
стенки (изоляции) в окружающую среду, Вт/м2·К;
λ – коэффициент теплопроводности изоляции, Вт/м·К (таблица 1);
δсm. – толщина стенки рубашки, м; (принимаем 4-6 мм)
λсm. – коэффициент теплопроводности материала аппарата, Вт/м·К (для
стали и чугуна λ=46,5 Вт/м·К; для нержавеющей стали λ=17,5 Вт/м·К)
14
Таблица 1 – Теплопроводность и температура применения
негорючих теплоизоляционных материалов для
цилиндрического оборудования [СП 41-103-2000
«Проектирование тепловой изоляции оборудования и
трубопроводов»]
Материал, изделие
Плиты минераловатные прошивные
Плиты теплоизоляционные из
минеральной ваты на синтетическом
связующем
Маты и плиты из стеклянного
штапельного волокна на синтетическом
связующем
Маты и вата из супертонкого
базальтового волокна без связующего





Теплопроводность теплоизоляционного Температура применения,
°С
материала в конструкции из, Вт/(м °С)
для поверхностей с температурой, °С
20 и выше
19 и ниже
0,045+0,00021tm*
0,044-0,035**
От минус 180 до 450 для
0,049+0,0002tm
0,048-0,037
матов, на ткани, сетке,
холсте из стекловолокна;
до 700 — на
металлической сетке
0,04+0,00029tm
0,039-0,03
От минус 60 до 400
0,043+0,00022tm
0,042-0,031
От минус 180 до 400
0,044+0,00021tm
0,043-0,032
0,052+0,0002tm
0,051-0,038
0,04+0,0003 tm
0,039-0,029
От минус 60 до 180
0,042+0,00028 tm
0,041-0,03
0,032+0,00019 tm
0,031-0,24
От минус 180 до 600
* средняя температура теплоизоляционного слоя, °С:
tm = (tw + 40)/2 — на открытом воздухе в летнее время, в помещении, в каналах,
тоннелях, технических подпольях, на чердаках и в подвалах зданий,
где tw — температура среды внутри изолируемого оборудования.
** большее значение расчетной теплопроводности теплоизоляционного материала
в конструкции для поверхностей с температурой 19 °С и ниже относится к
температуре изолируемой поверхности от минус 60 до 19 °С, меньшее – к
температуре минус 61 °С и ниже.
15
Максимальная толщина изоляции 150мм.
Расчет суммарного теплового эффекта
процесса (Q3)
Q3  Qхим.  Qизм.  Qфиз.



Qхим. – суммарный тепловой эффект
химических процессов (основных и
побочных), кДж;
Qизм. – тепловой эффект, связанный с
изменением концентраций веществ, кДж
Qфиз – суммарный тепловой эффект
экзотермических и эндотермических
фазовых превращений (испарение,
растворение, плавление, конденсация,
кристаллизация и др.), кДж.
16
Расчет теплового эффекта химических
процессов (Qхим.)
1000 Gсут.
Qхим. 

  q p
M  n
Искать!
Считать! 

Мат.расчет
Мат.расчет

Мат.расчет

Аппаратур. 
расчет


qр – молярный тепловой эффект реакции, кДж/моль;
Gсут. – суточное количество исходного реагирующего
вещества (основного органического сырья), кг;
М – молярная масса исходного реагирующего вещества
(основного органического сырья), по которому ведут
расчет материального баланса, г/моль;
η – выход химической реакции, доли;
α – количество операций в сутки;
n – число аппаратов;
1000 — переводной коэффициент для перевода кг в г;
17
Тепловые эффекты химических реакций (qр)
предпочтительно брать по опытным данным
(таблица 1) полностью табл. в АРМ
Молярный
тепловой эффект
реакции qр,
кДж/моль
Тип химической реакции
Qизм.
Галогенирование
460,0
105,0
34,0
50,0
Х= F,
Cl,
Br,
I
C6H6 (ж) + Сl2 (г)
С6H5Cl (ж) + HCl (г)
117,2-125,6
Дополнительно учитывать
теплоту смешения HCl (г) в
массе
Дополнительно учитывать
теплоту смешения HCl (г) в
массе
СН2=СH2 + Cl2 (г)
H2C=CH-Cl + HCl (г)
121,0
–С≡С– + 2 Сl2 (г)
–ССl2–CCl2–
368,0
Х= F,
Cl,
Br,
I
Дополнительно учитывать
теплоту смешения HCl (г) в
массе
–
–
540,0
167,0
92,0
17,0
18
Расчет qр:




обр.
обр.
q

q

q
По закону Гесса: p  кон.  исх.
qисх. – сумма теплот образования соединений, вступающих в реакцию, кДж/моль;
qкон. – сумма теплот образования соединений, образующихся в результате реакции,
кДж/моль.
ВАЖНО!
С учетом стехиометрических коэффициентов:
aA  bB  cC  dD
q p  dqDобр.  сqСобр.  aqAобр.  bqBобр.
ВАЖНО!

Следует помнить, что в термохимической системе
qобр.  H 0
ΔН0 – изменение энтальпии при образовании вещества, кДж/моль.
19
Расчет qр:

Лишь в случае отсутствия экспериментальных данных следует
пользоваться расчетными квантово-химическими
методами РМ3, АМ1, используя Hyper Chem Pro.
Расчет теплого эффекта образования солей
органических кислот, оснований
Тип соли
Образование
Соли
карбоновых кислот
R-COOH + MetOH
= R-COOMet + H2O
Соли
ароматических и
алифатических
сульфокислот (ArSO3H, R-SO3H),
минеральных
кислот (HCl, HNO3,
H2SO4) сильными
основаниями
(NaOH, KOH) в
водных раствора
R-SO3H + MetOH =
R- SO3Met + H2O
Расчет
Теплота
нейтрализации
qн
56,98-57,40
H O
соли
к ты
осн.
qобр
.  qобр.  qобр.  qобр.  qн
кДж/моль
2
H 2O
соли
к ты
осн.
qобр
.  qобр.  qобр.  qобр.  qн
57,32-65,74
кДж/г-экв.
водорода
Примечание
1. Если образующаяся при
нейтрализации соль
выпадает в осадок, то
выделяющаяся теплота
нейтрализации qн
увеличивается на величину
теплоты кристаллизации qкр
2. Электроотрицательные
заместители (II рода) в
ядре ароматических килот в
орто- и пара-положениях и
электронодонорные (I рода)
в мета положении
увеличивают теплоту
нейтрализации на 4,19-6,29
кДж/моль. Соотвествующие
заместители в
противоположных
положениях уменьшают qн
20
примерно на 4,19 кДж/моль
Расчет теплого эффекта образования
солей органических кислот, оснований
Тип соли
Феноляты
Соли аминов
Образование
Расчет
Ar-OH + MetOH = ArO-Met +
H2O
фенолята
фенола
осн.
qобр
 qобр
 qобр
.
.
.  253
R-NH2 + HX = [R-NH3
]+
X-
соли
амина
к ты
qобр
.  qобр.  qобр.  33,5
Теплота
Примечание
нейтрализаци
и
qн
-
-
-
-
21
Расчет теплого эффекта физических
процессов (Qфиз.)
Qфиз.    qфиз.
Искать!
Считать!


Мат.расчет

Мат.расчет

Аппаратур. 
расчет


G сут. 1000


 qфиз.
 n M
qфиз. – молярный тепловой эффект физических превращений
(qисп., qпл., qкр.), кДж/моль;
Gсут. – суточное количество вещества, участвующего в физикохимических превращениях, кг;
М – молярная масса вещества, участвующего в физикохимических превращениях, г/моль;
 – количество вещества, участвующего в физико-химических
превращениях, моль;
α – число операций в сутки;
n – количество параллельно (!) работающих аппаратов;
1000 — переводной коэффициент для перевода кг в г
22

Теплота испарения
(парообразования) qисп. кДж/моль
qисп.  (36,61  19,14  lg Tкип. )  Т кип.

Теплота плавления qпл. кДж/моль
qпл.  К  Т пл.





Тпл. – температура плавления, К;
К – постоянная величина:
для простых веществ К = 10,5±2,1Дж/моль;
для неорганических соединений К = 25,1±4,2Дж/моль;
для органических соединений К = 54,4±12,6Дж/моль
23

Теплота кристаллизации qкр., Дж/моль
4,571 Т1  Т 2  lg
qкр.  q раств.  
с1
с2
Т1  Т 2
с1, с2 – растворимость вещества (в моль/л) при
температурах Т1 и Т2 (в К) соответственно: с1/с2 ≈0,3-0,7.





Расчет теплового эффекта изменения
концентраций (Qизм.)
ВАЖНО!
Теплота изменения концентраций при смешении (разбавлении)
неорганических соединений довольно велика. Она
определяется по справочным данным (табл.1, табл.3,4).
Меньший тепловой эффект наблюдается при смешении
органических и неорганических веществ (например, спирта
с HCl или водой). (ищем в табл.3,4)
Теплоты растворения органических веществ невелики и ими
можно пренебречь.
24
Qизм.
Искать!






G сут. 1000
   q раств. 

 q раств.
 n M
qраств. – теплота растворения соединения (таблица 3, 4, 5),
кДж/моль;
Gсут. – суточное количество растворяемого вещества, кг;
М – молярная масса растворяемого вещества, г/моль;
α – число операций в сутки;
n – количество аппаратов;
1000 — переводной коэффициент для перевода кг в г;
 – количество растворяемого вещества, моль.
G сут.
Qизм. 
 q раств.
 n

qраств. – теплота растворения соединения (таблица 3, 4, 5),
кДж/кг
25
Пример, табл. 3 (полностью в АРМ)
m*
qраств., кДж/моль
LiCl
LiBr
NaCl
NaBr
NaI
KCl
KBr
KI
KClO4
0,00
37,13
49,02
-3,89
0,63
7,57
-17,23
-20,04
-20,50
-50,84
0,01
36,97
48,91
-4,06
0,50
7,41
-17,39
-20,17
-20,67
-50,89
0,02
0,05
0,1
36,86
37,71
36,48
48,87
48,74
48,62
-4,10
-4,18
-4,25
0,42
0,31
0,29
7,36
7,24
7,20
-17,44
-17,51
-17,55
-20,25
-20,29
-20,33
-20,71
-20,73
-20,71
-50,84
-50,66
-50,37
0,2
36,34
48,39
-4,27
0,27
7,15
-17,57
-20,29
-20,67
–
0,3
36,19
48,28
-4,25
0,29
7,24
-17,55
-20,25
-20,59
–
0,4
36,07
48,20
-4,16
0,40
7,32
-17,50
-20,15
-20,42
–
0,5
35,98
48,12
-4,10
0,44
7,41
-17,43
-20,04
-20,29
–
1,0
35,65
47,74
-3,79
0,86
7,82
-17,28
-19,54
-19,73
–
2,0
35,15
47,11
-3,18
1,65
8,62
-16,72
-18,68
-18,62
–
3,0
34,52
45,63
-2,66
2,28
9,37
-16,17
-17,99
-17,66
–
4,0
33,89
46,02
-2,26
2,78
10,04
-15,75
-17,36
-16,82
–
5,0
33,18
45,50
-1,99
3,20
10,54
–
-16,82
-16,09
–
6,0
32,43
44,85
-1,88
3,47
10,92
–
–
-15,47
–
7,0
31,63
44,28
–
3,66
11,13
–
–
-14,92
–
8,0
30,79
43,51
–
3,70
11,25
–
–
-14,46
–
9,0
29,92
42,80
–
3,62
11,25
–
–
–
–
10,0
29,00
41,97
–
–
11,17
–
–
–
–
Насыщ.
раствор
19,35
31,88
-1,95
3,61
10,59
-15,45
-16,49
-14,07
–
mнасыщ.
19,9
18,60
6,15
9,15
12,33
4,82
5,70
8,98
–
KNO3
NH4Cl
NH4NO3
CaCl2
K2SO4
CuSO4
MgSO4
MnSO4
ZnSO4
0,00**
-34,93
-14,73
-25,77
82,93
-23,71
73,14
91,63
64,39
83,26
0,01
-35,03
-14,85
-25,77
82,68
-24,48
69,87
89,37
60,71
80,67
0,02
-35,02
-14,94
-25,79
82,38
-24,58
69,33
89,04
60,12
80,29
0,05
-34,97
-15,02
-25,82
81,25
-24,75
68,70
88,45
59,29
79,90
0,1
-34,77
-15,10
-25,75
80,88
-24,78
68,07
87,91
58,70
79,16
0,2
–
-15,19
-25,56
80,50
-24,58
67,57
87,26
57,95
78,78
0,3
–
-15,23
-25,38
80,25
-24,27
67,32
86,92
57,53
78,58
0,4
–
-15,27
-25,21
80,02
-23,95
67,15
86,67
57,24
78,41
0,5
–
-15,27
-25,06
79,83
-23,58
67,03
86,48
57,07
78,28
1,0
–
-15,31
-24,31
79,04
–
66,65
85,77
56,65
77,91
2,0
–
-15,27
-23,05
77,74
–
–
84,87
55,56
77,03
3,0
–
-15,23
-21,97
–
–
–
–
–
75,44
4,0
–
–
–
–
–
–
–
5,0
–
–
–
–
–
–
–
6,0
–
–
–
–
–
–
–
7,0
–
–
–
–
–
–
–
8,0
–
–
–
–
–
–
–
9,0
–
–
–
–
–
–
–
10,0
–
–
–
–
–
–
–
Насыщ.
раствор
–
-15,02
–
–
-22,78
–
–
–
–
mнасыщ.
–
7,35
–
–
0,69
–
–
–
–
m*
•m – моляльность
(число молей растворенного вещества на 1
кг воды)
** при m=0 даны значения q,
экстраполированные
к бесконечному разбавлению.
Знак плюс обозначает растворение с
поглощением тепла, знак минус –
с выделением тепла.
qраств., кДж/моль
26
Определение поверхности теплообмена
Fт / о
Считать!

Считать!

Считать!

q

.
K tср
q – тепловая нагрузка, Вт;
К – коэффициент теплопередачи,
Вт/м2хК (по принятым 1 и 2);
Fт/о – поверхность теплообмена, м2;
Δtср - средняя разность температур
теплоносителей, К
Полученную величину поверхности
теплообмена рекомендуется увеличить на
20 %.
27
Расчет тепловой нагрузки
Q2
q
, Дж/с, Вт




Для химической реакции:
Δ =(0.010.05) х.р.,
Q2 максимальная (по модулю)
нагрузка из расчетных тепловых
режимов
28
Расчет коэффициента теплопередачи
1
К
1
1




 
 i
 2  i
1

   r3

1 и 2 – коэффициенты теплоотдачи со стороны теплоносителей,
Вт/м2·К;
i и i – толщина и теплопроводность стенок;
r3 – термическое загрязнение сопротивлений стенок, м2·К/Вт
Теплоносители (среды)
Вода:
- дистиллированная
- водопроводная, колодезная, озерная
- речная хорошего качества при скорости, м/с
менее 0.9
более 0.9
- речная загрязненная при скорости, м/с
менее 0.9
более 0.9
Термическое сопротивление
загрязнений стенок r, м2·К/Вт
9·10-5
(9-18) ·10-5
(35-53) ·10-5
(18-35) ·10-5
(53-71) ·10-5
(35-53) ·10-5
Органические жидкости, рассолы, фреоны и.т.п.
Пары
- воды с примесью масел
- органических жидкостей
- хладагентов
- водяной пар чистый
18·10-5
Воздух
35·10-5
18·10-5
9·10-5
35·10-5
10·10-5
29
Расчет средней разности температур
График изменения температуры:
а- при нагревании среды конденсирующимися парами
tк  tн
tср 
tп  tн
ln
tп  tк


где tк и tн – конечная и начальная температура
реакционной массы, К;
tп – температура конденсации пара, К.
30
Расчет средней разности температур
График изменения температуры:
б – при нагревании жидким теплоносителем
tк  tн
A 1
tср 

 t
ln 1 н A  ln A
1  tк
1  tк
A
 2  tк



1 – температура жидкого теплоносителя на входе в рубашку
(змеевик) аппарата, С;
2 – температура жидкого теплоносителя на выходе, С.
Средняя конечная температура теплоносителя определяется по
формуле:
2ср = 1- Δtср 2.3 lg A.
31
Расчет средней разности температур
График изменения температуры:
в – при охлаждении жидким хладагентом.
tн  tк
A 1
tср 

t  1 A  ln A
ln н
tк  1
tк  1
A
tк   2

Средняя конечная разность температур
хладагента определяется по формуле:
2ср = 1+ Δtср 2.3 lg A.
32
Расчет средней разности температур
График изменения температуры:
г – при охлаждении жидким хладагентом.
 2  1
tср 
t р. м.  1
ln
t р . м.   2
Сравните расчетную и стандартную поверхность теплообмена.
Если расчет показывает, что поверхность теплообмена недостаточна,
можно:
 Повысить коэффициент теплопередачи.
 Увеличить среднюю разность температур, повысив температуру
теплоносителя или понизив температуру хладагента на входе.
 Ввести в аппарат дополнительные поверхности теплообмена в виде
змеевиков, диффузоров и т.п.
 Отвести часть теплоты за счет испарения летучих компонентов
реакционной смеси с помощью обратного холодильника.
 Изменить время процесса теплообмена.
33