Изделия ракетно-космической техники. Технологическое оборудование очистки, обезжиривания, промывки, испытаний деталей и сборочных единиц изделий ракетно-космической техники с использованием озонобезопасных растворителей. Общие технические требования и рекомендации по проектированию

где р_в- значение плотности воды при температуре ” ^8Ы* , кг/м .

Численные значения плотности воды в зависимости от температуры приведены в таблице Е.2 (приложение Е).

Б. 1.5 Значение наружного диаметра трубопровода d_u, м, принимать конструктивно, исходя из условий прочности, минимального теплового сопротивления, коррозионной стойкости при экс­плуатации.Б.2 Расчет коэффициента теплопередачи для кожухотрубной конструкции испарителя

Б.2.1 Для кожухотрубной конструкции испарителя (передача тепла от нагретой воды, цирку­лирующей в трубопроводах, через стенки труб к кипящему растворителю) коэффициент теплопе­редачи К, Вт/м²-град, рассчитывается по формуле

d_eHd_ettа_х

где а_в- коэффициент теплоотдачи при контакте нагревающей воды со стенками трубы, Вт/м² град;

а_х- значение коэффициента теплоотдачи в контакте трубы с растворителем, Вт/м² град, на основании опытных данных значение коэффициента теплоотдачи а_х в контакте теплообменной трубы с кипящим растворителем принимать равным в пределах от 1000 до 1500 Вт/м^2,град.

2_С - коэффициент теплопроводности материала трубы, Вт/м град.

Значения коэффициента теплопроводности для различных материалов приведены в таблице Б.1.

Б

(Б.5)

.2.2 Коэффициент теплоотдачи при движении горячей воды в трубе определять по формуле

^а<>~ d„_H

где Nu - критерий Нуссельта;

2_в - коэффициент теплопроводности воды, Вт/м град;

Значение Л_в принимать при температуре t = ^{вх вых}.

Б.2.3 Значение критерия Нуссельта Nu рассчитать по формуле

/ х0.8 / р \0>25

Ум = 0,021-Ле -(pj^0,43- — , (Б.6)

\ / V /

г, V‘d_eH где Re = ;

Р_гр и - значения критерия Прандтля, относящиеся к температуре основного потока горячей воды /у и температуре ее у стенки трубопровода t_w;

rj_e- коэффициент динамической вязкости воды, кг/м с;

С в - теплоемкость воды, дж/кг град;

2_в - коэффициент теплопроводности воды, Вт/м град.

Значения г]_в, С_в, 2_g принимать при температуре t =

Численные значения коэффициентов динамической вязкости, теплоемкости и теплопровод­ности воды в зависимости от температуры приведены в таблице Е.2 (приложение Е).

Необходимое значение теплового напора

At = t_f - t_w принимать в пределах от 7° С до 10° С, откуда t_w= t j- — А/.

Б.2.4 Для металлов с антикоррозионным покрытием (никель, хром) значение эквивалентного коэффициента теплопроводности 2_Э рассчитывается по формуле

где 8_м,8_п- соответственно толщина металлической стенки и покрытия, м;

Л _м,Л_п- коэффициент теплопроводности материалов металлической стенки и покры­тия, Вт/м град.

Таблица Б. 1- Значения коэффициентов теплопроводности материала теплообменной трубы

Б.З Расчет основных конструктивных элементов испарителя кожухотрубной конструкции

Б.3.1 Значение площади поверхности теплообмена F, м², определять по формуле

где N_e- значение необходимой тепловой мощности нагревательного элемента испарителя, кВт;

К - коэффициент теплопередачи, кВт/м² град.

Величина среднего температурного напора А/, °С, вычисляется по формуле

(

АГ =

(Б.9)

t -t -t )

\ at к / \ вых kJ

In ⁽^~Q-

где tgx - температура воды на входе в трубный теплообменник, °С;

t_eMI - температура воды на выходе из трубного теплообменника, °С;

t_K - температура кипения растворителя, °С.

Б.3.2 Длину L_u, м, каждой из теплообменных трубок испарителя рекомендуется определять по формуле

L_u= 0,318—— . (Б.10)

^Пи

ЛПриложение В
(рекомендуемое)

Порядок теплового расчета конденсатора блока регенерации растворителей

В. 1.1 Значение хладопроизводительности N_XJI, кВт, конденсатора принимать равным тепло­вой мощности испарителя N_B, определенной по 8.8.2 .

N™=N_B, (В.1)

В. 1.2 Необходимый расход g_eo, кг/с, холодной воды в трубах теплообменного аппарата кон­денсатора определить по формуле

с ’ ^(в'²⁾

V вых ¹ вх / в

где Ихл - значение хладопроизводительности, кВт;

tgx - температура охлаждающей воды на входе в теплообменный аппарат, °С;

івьа - температура воды на выходе из теплообменного аппарата, °С;

С_в -теплоемкость воды при температуре ^вХвь~, Кдж/кг град.

Параметры теплоносящей среды приведены в таблице Е.2 (приложение Е)

8. 1.3 Скорость движения охлаждающей воды v_e, м/с, в трубках трубной решетки конденса­тора принимать из условия турбулентного течения

и

(В.З)

>2200--^- ,

Значение внутреннего диаметра трубок трубной решетки d_eH принимать конструктивно в пределах от 0,01 до 0,015 м.

В. 1.4 Количество труб в трубной решетке конденсатора

п = 1 274 —

* ’ рМ»_е-<С

(В.4)

I f I 3

где р_в(t)- значение плотности воды при температуре ^{вх еых} , кг/м .

В. 1.5 Значение наружного диаметра трубок трубной решетки d_H, м, принимать конструктивно из условий прочности, минимального теплового сопротивления, коррозионной стойкости материа­ла при эксплуатации.

В. 1.6 Для конденсатора кожухотрубной конструкции коэффициент теплопередачи, К, Вт/м²-град, рассчитывается по формуле

^к=“і—д—т—р Г ’ (^в-⁵)

1 а_на_н, cL 1

н. + ₊
^вн ^вн

где коэффициент теплоотдачи а_в, Вт/м²-град, при движении холодной воды в трубе теплооб­менного аппарата определять по формуле

N -/L а_в=^-^, (B.6)

^вн

Значение 2_в принимать при температуре t =^{?ех +}^^вых= 25° С;

Значение критерия Нуссельта Nu рассчитать по формуле / ч 0,8 / р \0>25

М/= 0,021 Яе -(Л/)⁰’⁴³’ — , (В-7)

к ) \ 7^>_w >

_п°' ^_вн где Re = ;

P_rj и - значения критерия Прандтля, относящиеся к температуре основного потока холодной воды tу, °С, и температуре ее у стенки трубопровода t_w, °С определять по формуле

л=^Д’ (^в-⁸>

Л

Необходимое значение теплового напора

At = t_f-1, (В.9)

где/_w =/у - Д/.

Значение (Вт/м-град) для различных материалов приведены в таблице Б.1.

Для металлов с антикоррозионным покрытием (никель, хром) значение эквивалентного ко­эффициента теплопроводности Л_э

г—(в.ю)

&м/ + °п/
/к /Л

где д_м,<5„ - соответственно толщина металлической стенки и покрытия, м;

А_м, Л_п- коэффициент теплопроводности материалов металлической стенки и покрытия, Вт/м град.

Значение коэффициента теплоотдачи а_х, Вт/м²-град, в контакте теплообменной трубы с кон­денсирующимся паром растворителя определяется для конденсатора кожухотрубной конструкции с вертикальным положением труб по соотношению Нуссельта

а, = 0,943■ 4 ^гр'A ^g, (В. 11)

V V.H&t

где г - теплота испарения растворителя, Дж/кг; Примечание — Значение теплоты испарения г, Дж/кг, принимать при температуре насыщения растворителя С ® t_K.

□ /ч

t_s- температура конденсации паров растворителя, °С;

Рж ~ удельный вес растворителя, кг/м³;

X» - коэффициент теплопроводности растворителя, Вт/м град;ОСТ 134-1047-2008 т]_ж - коэффициент динамической вязкости растворителя, кг/м с;

At - значение теплового напора, °С;

At = t_s- t\_v принимать приблизительно равным от 5 °С до 7 °С, где t'_w- температура наружной стенки теплообменных трубопроводов, °С;

Н~ (45 ± 5) d_eH, м.

Значения Л_ж, р_ж, Г1_Ж принимать при температуре t = ^5w , °С.

Численные значения теплоемкости, теплопроводности и динамической вязкости растворите­ля в зависимости от температуры приведены в таблице Е.1 (приложение Е).

В. 1.7 Площадь F, м², поверхности теплообмена конденсатора

N

(В. 12)

р S—

К-&’

где N_XJI - значение хладопроизводительности, кВт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/м²;

величина среднего температурного напора А/, °С, вычисляется по формуле

(t -t )-k -t

А

(В.13)

/ = x п.р..вх о.в.вх J \ р.вых о.в.вых

(t -t )

х п.р.вх О.в.вх-'

(Г -t )

где /_п.р, _вх - температура паров растворителя на входе в конденсатор, °С;

ік._Р.вых - температура конденсата на выходе из конденсатора, °С;

t_oeвх — температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, °С;

to.e-.вых ~ температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора, °С.

В расчетах рекомендуется принимать:

to-.p, вх равным от 10,0 °С;до 15,0 °С;

С.р.вых равным от 20,0 °С;до 25,0 °С.

Значения t._n.p, «X и t _к._р.вых при конденсации паров различных растворителей принимать из таб­лицы В.1.

Таблица В. 1- Значения температуры паров растворителя (t„._p. _вх) и температуры конденсата на выходе из конденсатора (t_K._p._gbK() при конденсации паров различных растворителей

В. 1.8 Длину L_u, м, каждой из теплообменных трубок конденсатора определять по формуле

L =0,318—— n_Kd,

Приложение Г
(рекомендуемое)

Расчет основных конструктивных параметров ректификационной колонны

Г.1 Исходные данные:

• регенерируемый растворитель и его физико-химические характеристики;

• производительность блока ректификационной очистки растворителя;

• принятый тип каскадных промывных тарелок.

Г.2 Определение значения внутреннего диаметра ректификационной колонны

Г.2.1 Объемную скорость движения пара в колонне V, м³/с, рекомендуется определять по формуле

V ₌ 1,39.10- .^.^(2та₊,).76О
М 273Р

где G - расчетная производительность ректификационной колонны, кг/ч;

М - молекулярный вес растворителя, ед;

Р - среднее давление пара в колонне (давление насыщенного пара растворителя при тем­пературе кипения), мм рт.ст.;

t - температура пара в колонне, °С, (рекомендуется принимать равной температуре кипе­ния растворителя).

Г.2.2 Допустимую скорость движения В свободном сечении КОЛОННЫ (Одоп, м/с, определять по формуле

^_о„=8,5-10-⁵С (Г.2)

V Гп

где у„ - удельный вес паровой фазы растворителя при температуре кипения, кг/м³;

Уж - удельный вес жидкой фазы растворителя при температуре кипения, кг/м³.

При расстоянии между тарелками менее 0,25 м значение принимать в пределах от 100 до 150.

С - коэффициент, определяемый по графику рисунка Г.1 в зависимости от расстояния между тарелками и значения поверхностного натяжения жидкости.

Г.2.3 Диаметр ректификационной колонны D_K., м, определять по формуле4

(Г.З)

-7

Г.З Расчет основных технических показателей ректификационных колонн с промывными тарелками типа «диск»- «кольцо»

Г.3.1 Экспериментально показано, что колонны с промывными тарелками типа «диск»- «кольцо» обеспечивают необходимую чистоту дистиллята на выходе (остаточные загрязнения не превышают (1 мг/л) при количестве промывных каскадных тарелок приблизительно равным от 40 ДО 45 ед.

0,25 0,375 0,5 0,625 0,75 0,875

Расстояние между тарелками, м

1 - поверхностное натяжение 20 дин/см;

2 - поверхностное натяжение 10 дин/см

Рисунок Г. 1 - Значение коэффициента С в зависимости от расстояния между тарелками и от коэффициента поверхностного натяжения жидкости

Г.3.2 Промывные тарелки по высоте колонны делятся на три группы, отличающиеся габа­ритами проходного сечения для поступающего пара:

• группа тарелок, расположенных в средней части колонны;

• группа тарелок, расположенных в нижней части колонны;

• группа тарелок расположенных в верхней части колонны.

Г.3.2.1 Расчет габаритов проходного сечения для поступающего пара для тарелок, располо­женных в средней части колонны:

• диаметр отверстия d₀, м, в тарелках типа «кольцо» для тарелок расположенных в средней части колонны рекомендуется определять по формуле