В кожухотрубном теплообменнике схема которого представлена на рис 1

Расчет параметров потока 2 в трубном пространстве
Согласно ГОСТ 15119-79 и 15121-79, в трубном пространстве теплообменного аппарата с DK=0,6 м используются трубы размером 25х2 мм. Таким образом, эквивалентный диаметр трубного пространства равен:
dэ2=dвн=dнар-2·δ=25-2·2=21 мм=0,021 м
Согласно справочным данным плотность метанола при 500С составляет 765 кг/м3 .
Объемный расход жидкости в трубном пространстве рассчитываем по формуле:
V2=G2/ρ2=60000/765=78,43 м3/ч
Скорость движения жидкости в трубном пространстве теплообменника рассчитываем по формуле:
w2=V2f2,
где f2 - площадь трубного пространства, м2:
f2=N∙0,785∙dвн2=261∙0,785∙0,0212=0,09 м2
где N=261 - число труб в теплообменнике.
w2=78,433600∙0,09=0,24 м/с
Рассчитываем критерий Рейнольдса при движении жидкости в трубном пространстве теплообменника:
Re2=w2·dэ2·ρ2/μ2,
где μ2 – динамическая вязкость жидкости, Па·с; μ2=0,396 мПа·с=0,396·10-3 Па·с – для метанола при 500С .
Re2=0,24·0,021·765/(0,396·10-3)=9736,36.
Следовательно, режим течения жидкости в трубном пространстве – переходной.
Расчет параметров потока 1 в межтрубном пространстве
Эквивалентный диаметр межтрубного пространства теплообменника рассчитываем по формуле:
dэ1=DK2-N∙dнар2DК+N∙dнар,
где DК - диаметр кожуха, м; DК=0,6 м;
dнар-наружный диаметр труб, м; dнар=0,025 м.
dэ1=0,62-261∙0,02520,6+261∙0,025=0,028 м
Объемный расход воздуха в межтрубном пространстве рассчитываем по формуле:
V1=w1∙f1,
где w1 - скорость движения газа в межтрубном пространстве, м/с; w=10 м/с;
f1-площадь межтрубного пространства теплообменника, м2:
f1=0,785∙DK2-N∙dн2,
f1=0,785∙0,62-261∙0,0252=0,155 м2
V1=10∙0,155=1,55м3с=5580 м3/ч
Массовый расход газа рассчитываем по формуле:
G1=V1·ρ1,
где ρ1 – плотность газа, кг/м3:
ρ1=М22,4∙Т0∙рТ∙р0,
где М – мольная масса воздуха, кг/кмоль; М=29 кг/кмоль;
р0 – давление газа, соответствующее нормальным условиям, Па; р0=101325 Па;
р – давление газа, соответствующее рабочим условиям процесса, Па; р=3 атм=303975 Па;
Т0 – температура газа, соответствующая нормальным условиям, К; Т0=273 К;
Т – температура газа при рабочих условиях процесса, К; Т=700С=343 К.
ρ1=2922,4∙273∙303975343∙101325=3,091 кг/м3
G1=1,55·3,091=4,791 кг/с=17247,78 кг/ч
Плотность газа при нормальных условиях составит:
ρ1(0)=М22,4=2922,4=1,295 кг/м3
Объемный расход газа при нормальных условиях:
V1(0)=G1/ρ1(0)=17247,78/1,295=13318,75 м3/ч
Рассчитываем критерий Рейнольдса при движении газа в межтрубном пространстве теплообменника:
Re1=w1·dэ1·ρ1/μ1,
где μ1 – динамическая вязкость газа, Па·с; μ1=0,021 мПа·с=0,021·10-3 Па·с – для воздуха при 700С