Произвести проектный расчет теплообменника «труба в трубе» для охлаждения аммиака.

Задание Произвести проектный расчет теплообменника «труба в трубе» для охлаждения аммиака. В качестве хладоагента используются оборотная вода и охлажденный водяной конденсат.
Исходные данные
Количество аммиака на входе в аппарат G1 = 21600 кг/ч = 6 кг/c.
Начальная температура аммиака на входе t^,₁ = 117^оС; на выходе t^,,₁ = 35^оС.
Давление аммиака, поступающего в аппарат, Р= 20 МПа.

Решение

Так как давление аммиака высокое, целесообразно пропускать его по внутренним трубам. Размеры труб выбираем с учетом практических рекомендаций: внутреннюю трубу диаметром 83×13 мм, наружную- 127×4 мм.

При температуре стенки выше 55^оС возможно выпадение солей жесткости из охлаждающей воды на поверхность теплообмена. Поэтому теплообменник разбиваем на две зоны I и II, принимая, что в зону I поступает аммиак с высокой температурой и охлаждается конденсатом, а зона II охлаждается обычной технической оборотной водой.
Примем начальную температуру оборотной воды t'₂ = 20^оС, начальную температуру конденсата из условий производства θ^,₂ = 40^оС, конечную                 θ^,,₂ = 90^оС. Так как теплообменник приняли состоящим из двух зон по охлаждающей среде, то для удобства расчета температурный перепад охлаждающего аммиака (t^,₁ -t^,,₁) следует также разбить на две части (t^,₁ - θ₁) и (θ₁ - t^,,₁) и определить площадь поверхности теплообмена для каждой зоны отдельно. Промежуточную температуру охлаждающего газа θ₁ выбирают по практическим данным или определяют методом последовательных приближений. Примем θ₁ = 85^оС.
Расчет зоны Ι
Согласно принятой схеме расчета, в зоне Ι аммиак, проходя по внутренним трубам (d1 = 57 мм, d2 = 83 мм), охлаждается от температуры t'₁ = 117 ^оС до θ₁ = 85^оС, нагревая при этом от t'_конд = 40^оС до t"_конд = 80^оС конденсат, который движется по кольцевому каналу между внутренней и наружной трубами (D₁ = 119 мм, D₂ = 127 мм). Тепловую нагрузку зоны I Q₁ вычисляем по уравнению .....