Kimyo texnologiya

2.1. Moddiy balans

Qobiq-trubali issiqlik almashinish qurilmasida etil spirti (100%-li) isitilmoqda. Etil spirtning massaviy sarfi G₁=8 tonna/soat, temperaturasi t_1b=32⁰S dan t_1ox=94⁰S gacha isitilmoqda va u trubalar ichida harakatlanmoqda. Isituvchi agent – suv bug’i trubalararo bo’shliqda harakatlanadi va bosimi 2 atm.

Etil spirtning o’rtacha temperaturasi

t_o’r

Etil spirtning t_o’r=50⁰C dagi fizik-mexanik va issiqlik-diffuzion xossalari:

- zichligi ₁ = 760 kg/m³;
- solishtirma issiqlik sig’imi s_r1 = 2954 J/(kgK);
- issiqlik o’tkazuvchanlik koeffitsienti ₁ = 0,1745 Vt/(kgK);
- kinematik qovushoqlik koeffitsienti ₁ = 0,91810^-6 m²/s;
- hajmiy kengayshi koeffitsienti ₁ = 1,17510^-3 1/K;
- Prandtl soni Pr_f1 = 11.
Qurilmaning issiqlik yuklamasi:


Vt
O’rtacha temperaturalar farqini aniqlaymiz:
Suv bug’i bosimi 2 atmda xarorati 119.6 0S ga teng.
t_ka = 119.6-94 = 25,6 ⁰C

t_ki = 119,6-32= 87,6⁰C

O’rtacha temperaturalar farqi o’rtacha arifmetik temperatura sifatida topiladi:

t_o’r
Truba devoridan spirtga issiqlik berish koeffitsientini ₁ = 140 Vt/(m²K) va suvdan devorga esa - ₂ = 415 Vt/(m²K) deb qabul qilib olamiz. Legirlangan X18N10T markali po’latdan tayyorlangan trubaning t_o’t = 79⁰S dagi issiqlik o’tkazish koeffitsientining tahlimiy qiymatini jadvaldan 120 Vt/(m²K) deb tanlab olamiz[1]:
Issiqlik oqimining zichligi:


q_o = K ^. t_o’r = 120 ^. 63 = 7560 Vt/m²

Unda, yuqorida hisoblangan issiqlik yuklama uchun zarur yuzani topamiz:

Ushbu, ya’ni F=18,6 m² ga mos qobiq-trubali standart issiqlik almashinish qurilmasini tanlaymiz:

- issiqlik almashinish yuzasi F = 54 m²;
- qobiq diametri D = 426 mm;
- truba diametri d = 25x2 mm;
- yo’llar soni z = 2
- truba uzunligi l = 2 m;
- trubalararo bo’shliqning eng tor ko’ndalang
kesimining yuzasi f_mt = 0,07 m²;
- trubalararo bo’shliq bitta yo’li ko’ndalang
kesimining yuzasi f_tr = 0,077 m².
Etil spirtning o’rtacha massaviy tezligi:

Etil spirtning harakat rejimi Re ni aniqlash uchun trubalararo bo’shliqning ekvivalent diametrini topamiz:

Etil spirti uchun Re soni:

Demak, etil spirtining harakat rejimi – turbulent, chunki Re_f1 = 10000<65360.

Birinchi yaqinlashishda l/d_o = 2000/25 = 80, ya’ni l/d_v > 50, unda _l = 1. Prandtl kriteriysini hisoblaymiz

Nusselt kriteriysini quyidagicha topiladi:

Truba devoridan etil spirtga issiqlik berish koeffitsienti:

Suv bug’i sarfini topamiz:

kg/s
Suv bugidan devorga issiqlik berish koeffitsientini hisoblaymiz:

Gorizontal trubalar uramidagi kondensatsiyalash xolati uchun suv bugi issiklik berish koeffitsienti topiladi

Issiqlik o’tkazish koeffitsienti esa



Issiqlik almashinish yuzasi:



Aniqlovchi hisoblashlar asosida kelib chiqqan issiqlik almashinish yuzasiga mos standart qobiq-trubali issiqlik almashinish qurilmasi qaytadan tanlanadi:
- issiqlik almashinish yuzasi F = 18 m²
- qobiq diametri D = 600 mm
- truba diametri d = 25x2 mm
- trubalar soni n = 120
- truba uzunligi l = 2,0 m
- yo’llar soni z = 4
- bo’shliqning eng tor ko’ndalang kesimning yuzasi f_mt = 0,040 m²
- truba bitta yo’li ko’ndalang
kesimining yuzasi f_tr = 0,042 m²