Расчёт теплообменника

I. Задание

В секционном теплообменнике типа труба в трубе пропан под давлением P1 = 13 бар охлаждается воздухом с давлением P2 = 10 бар. Пропан движется по внутренней стальной трубке с d вн = 26 мм, d нар = 32 мм в количестве G1 = 0,35 кг/c, воздух в кольцевом пространстве в количестве G2 = 0,5 кг/с. Внутренний диаметр большой трубы D вн = 46 мм. Пропан охлаждается от t1 = 105С до t1 = 75С. Начальная температура воздуха t2 = 28С. Определить число параллельно и последовательно соединённых секций длиной не более 5 м при скоростях газов не более 20 м/с.

II. Тепловой расчёт

1. Найдём среднюю температуру пропана t1:
t1 = 0,5(t1 + t2) =0,5(105 + 75) = 90C.
T1 = t1 + 273 = 90 + 273 =363K.
Теплофизические свойства пропана при температуре T1 = 363K:
Удельная теплоёмкость:
C p,1 = 2,13Дж/кгК.
Теплопроводность:
1 = 2,8 10-2 Вт/мK
Кинематическая вязкость:
1 = 0,82 10-6 м2/с.
Плотность:
1 = 19,4 кг/м3.
Из теплового баланса теплообменника, пренебрегая потерями в окружающую среду, определим тепловой поток Q, передаваемый от пропана к воздуху:
Q = G1  C p,1(t1- t1) = 0,35  2,13  (105 – 75) = 22.4 кВт .
Предположим, что t2 = 72С, тогда Сp,2 = 1,019 кДж/кгК.
Q = G2  C p,2  (t2 - t2) = 0,5  1,019  (72 – 28) = 22,4 кВт.
Следовательно, наше предположение верно.
Теплофизические свойства воздуха при температуре 323K:
Удельная теплоёмкость:
C p,2 = 1,019 кДж/кгК.
Кинематическая вязкость:
2 = 1,80 10-6 м2/с.
Теплопроводность:
2 = 2,82 10-2 Вт/мK
Плотность:
2 = 10,9 кг/м3.

Вывод.
Для охлаждения пропана воздухом до заданных параметров требуется 6 труб длиной 3,02 м каждая, расположенные в 3 ряда, по две в каждом ряду. Из конструкторских соображений проект не очень удобен ,так как теплообменник имеет слишком большие габариты (длина более 6 м), следовательно будет занимать много места.