冷却コイルの選定
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当社の新規プロジェクトにおいて、酸浸漬反応槽の温度が高すぎる問題があります。工程上の要求としては、30分以内に90度のスラリーを約75度まで降温させる必要があります。反応槽内のスラリー体積は25立方メートルです。上司はチタン製のコイル管による冷却を選択しました。冷却水にはシステム内の冷却塔水を使用し、入口温度は42度、出口温度は37度です。皆様、コイル管の選定方法や計算方法を教えていただけますか？また、必要な冷却水の流量はどのくらいでしょうか？
伝熱面積を計算するには、配管を選択すればよい
熱伝達に関する2つの基本方程式を用いて、まず熱量、つまり原料液が冷却される際に放出される熱量を計算する。Q=c・m・△tであり、比熱cは水の値を採用してよい。なぜなら水の比熱が最も大きいからだ。質量流量はmとし、△tは90℃から75℃までの差とする。計算で得られた熱量から余裕分を引いた後、Q=K・A・△tmの式を用いて必要な熱伝達面積Aを求める。Kの値は蛇管式熱交換器における範囲内からやや小さい値を選ぶ。△tmは対数平均温度差であり、実際には直交流であるが並流として扱っても問題ない。こうすることで十分な余裕が確保できる。Aが求まれば、選定したチタン管の直径から必要なチタン管の長さを算出できる。その後、反応槽の仕様に基づき、何巻きにすればよいか、どのように巻けばよいかを決めればよい。