Rezolvarea Modelului Matematic de Dimensionar al Unui Schimbator de Caldura

Extras din licenta Cum descarc?

1. TEMA DE PROIECT 
1.1. Prezentarea temei de proiect
Sa se dimensioneze condensatorul total al instalatiei de rectificare de mai jos :
Figura nr1. Instalatia de rectificare al amestecului ternar : benzen - toluen - orto-xilen .
debitul alimentarii: F = ( 30000+1500 ? n ) [t /an] ; 
n = 10 ;
o compozitia alimentarii : xF1 = 0,35 ; 
xF2 = 0,35 ; 
xF3 = 0,3 ;
o compozitia distilatului la iesirea din schimbatorul de caldura nr. 4 :
xD2,1 = 0,98 ;
xD2,2 = 0,02 ; 
1. Benzen ; 
2. Toluen ;
3. O - Xilen ; 
o Racirea se face cu apa avand :
o temperatura de intrare : ti = ( 20 + 2on)?C ;
o temperatura de iesire : te = ti + 30 ;
o Presiunea de lucru : p = 1 atm. ;
1.2. Referat de literatura
Schimbatoarele de caldura
Schimbatoarele de caldura sunt aparatele termice folosite in industria chimica la realizarea unor operatii insotite de trecerea caldurii dintr-un loc in altul , de la o materie la alta materie . 
Majoritatea schimbatoarelor de caldura sunt aparate in care sunt delimitate doua spatii pentru circulatia celor doua substante participante la schimbul de caldura . Peretele care desparte cele doua spatii este suprafata de incalzire (sau de racire) . Uneori suprafata despartitoare nu exista , schimbul de caldura intre substante realizandu-se prin contact direct . Daca , in aceste din urma cazuri ,ambele substante sunt lichide si formeaza faze distincte , schimbul de caldura se realizeaza simultan cu transferul de materie . Daca una din substante este solida , schimbul de caldura se realizeaza - cu exceptia sublimarii si desublimarii - fara schimb de substanta .
Aceste utilaje tehnologice trebuie sa realizeze un transfer de caldura cat mai intens cu o pierdere de caldura a fluidului cat mai mica la deplasarea lui prin aparat .O pierdere mare de presiune nu este un inconvenient cand fluidul se gaseste la o presiune ridicata ,impusa de alte conditii tehnologice De obicei , presiunea lichidelor corespunde inaltimii limitate a rezervorului ,sau presiunii de pompare si se cere sa se gaseasca compromisul cel mai bun posibil ( rational ) ,din punct de vedere economic , stabilit intre un schimb bun de caldura ( de exemplu cel obtinut in tevi lungi si subtiri ) si un consum cat mai mic de energie de pompare .
Schimbatoarele de caldura propriu-zise se pot clasifica in doua mari grupe : 
a) Recuperatoare de caldura - in care schimbul de caldura se realizeaza de la fluidul mai cald spre cel mai rece ,printr-un perete despartitor ,in regim stationar (permanent ) ;
b) Regeneratoare de caldura - in care schimbul de caldura se realizeaza prin intermediul unui solid care inmagazineaza o cantitate de caldura de la fluidul cald si o cedeaza fluidului rece ,in regim nestationar , periodic .
Recuperatoare de caldura
Pentru debite mici de fluid ,sunt indicate schimbatoarele de caldura cu una sau mai multe serpentine .Aceste aparate sunt formate dintr-un recipient inchis sau deschis ,prin care circula fluidul rece ( de obicei apa sau saramura ) si din serpentinele prin care circula fluidul cald .Aceste schimbatoare de caldura nu se pot folosi in cazul lichidelor ce formeaza cruste sau depuneri greu de curatat , in interiorul serpentinei . Transferul termic realizat poate fi imbunatatit prin folosirea unor schimbatoare de caldura de tipul celor prezentate mai jos .
Tot pentru debite mici de fluide se pot folosi schimbatoarele de caldura cu tevi coaxiale . Acestea 
se construiesc prin legarea , in serie sau in paralel , a unor elemente compuse din doua tevi coaxiale , prin coturi sau punti , filetate sau sudate . Aparatul poate fi adaptat cu usurinta la nevoile procesului tehnologic pentru care este destinat , schimband lungimea tevilor sau numarul elementelor .Un alt avantaj al acestor aparate ,alcatuite din tevi cu diametre relativ mici , este buna lor rezistenta la presiune .
Cele mai reprezentative si totodata , cele mai folosite schimbatoare de caldura sunt cele cu fascicul multitubular .Aceste schimbatoare de caldura sunt de trei tipuri :
a) schimbatoare de caldura tubulare simple . In forma cea mai simpla schimbatoarele de caldura tubulare sunt construite dintr-un fascicul de tevi fixate -la capete-in gaurile a doua placi tubulare .
La extremitatile fasciculului tubular se gasesc doua camere ( de distributie si de colectare ) , acoperite cu doua capace . Fascicul de tevi este inchis intr-o manta . Patru racorduri dintre care doua se la capetele mantalei si cate unul se afla pe fiecare capac , pentru intrarea si iesirea fiecaruia dintre cele doua fluide .Prin realizarea acestei arhitecturi se separa , in interiorul aparatului , cele doua spatii ale unui schimbator de caldura :
1)spatiul dintre tevi si manta ;
2)spatiul din interiorul tevilor ( impreuna cu camera de distributie si cu cea de colectare dintre capace si placile tubulare ) .Cand schimbatorul este incalzit cu abur , un racord pentru conducta de aerisire se va monta in mod obligatoriu .
Desi schimbatoarele de caldura tubulare simple sunt indicate in majoritatea aplicatiilor industriale , se construiesc , totusi , numeroase variante imbunatatite .
b) schimbatoarele de caldura cu mai multe treceri prin tevi - deoarece coeficientul de transfer termic creste cu cresterea vitezei fluidelor , se construiesc schimbatoare de caldura cu mai multe treceri ,in care fluidul care circula prin interiorul tevilor parcurge de mai multe ori aparatul , trecand intr-un sens si apoi in sens contrar prin cate o fractiune din numarul de tevi ale fasciculului .Dirijarea lichidului se face prin pereti despartitori etansi , prevazuti in camerele de la capetele tevilor . 
In general , cand locul permite , se prefera sa se monteze mai multe schimbatoare de caldura in serie, fiecare cu un numar mic de treceri , decat un singur schimbator cu mai multe treceri .

Fisiere in arhiva (1):

 Rezolvarea Modelului Matematic de Dimensionar al Unui Schimbator de Caldura.doc

Imagini din aceasta licenta Cum descarc?