 |
Определение толщины тепловой изоляции
|
|
|
|
Толщину тепловой изоляции δи находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:
(3.1)
где αв – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м2∙К) [6]:
.
tст2 – температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирается в интервале 35…45 °С; tст1 – температура изоляции со стороны аппарата; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции tст1 принимают равной температуре греющего пара tг1;
tв – температура окружающей среды (воздуха), °С;
λи – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м∙К).
Выберем в качестве материала для тепловой изоляции совелит (85 % магнезии + 15 % асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности
λи = 0,09 Вт/(м∙К).
.
Рассчитаем толщину тепловой изоляции для первого корпуса:
.
Принимаем толщину тепловой изоляции 0,045 м и для других корпусов.
Расчет барометрического конденсатора
Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подаётся в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 °С). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса скачивают неконденсирующиеся газы.
Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры (диаметр и высоту) барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность вакуум насоса.
|
|
|
Определение расхода охлаждающей воды
 |
Расход охлаждающей воды Gв определяют из теплового баланса конденсатора:
(3.2)
где Iбк – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг; tн – начальная температура охлаждающей воды, °С; tк – конечная температура смеси воды и конденсата, °С.
Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3…5 град. Поэтому конечную температуру воды tк на выходе из конденсатора принимают на 3…5 град ниже температуры конденсации паров:
.
Тогда
Gв = 0,00381 (2574000 - 4,19 • 103 • 57) / [4,19 • 103 (65 - 57)] = 0,265 кг/с.
3.4 Расчет диаметра барометрического конденсатора
Диаметр барометрического конденсатора dбк определяют из уравнения расхода:
, (3.3)
где ρ – плотность паров, кг/м3; v – скорость паров, м/с.
При остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров v принимают 15…25 м/с:
.
По нормалям НИИХИММАШа подбираем конденсатор диаметром, равным расчётному или ближайшему большему. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром dбк = 400 мм.
Расчет высоты барометрической трубы
В соответствии с нормалями ГОСТ 26716 – 73, внутренний диаметр барометрической трубы dбт равен 300 мм.
Скорость воды в барометрической трубе vв равна:
.
Высоту барометрической трубы определяют по уравнению:
(3.4)
где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений; λ – коэффициент трения в барометрической трубе; Нбт, dбт – высота и диаметр барометрической трубы, м; 0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.
В = Ратм – Рбк = 9,8 ∙ 104 – 0,8 ∙ 104 = 9 ∙ 104 Па,
Σξ = ξвх + ξвых = 0,5 + 1,0 = 1,5.
где ξвх и ξвых – коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.
|
|
|
Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе:
По числу Рейнольдса для гладких труб коэффициент трения λ =0,017.
Отсюда находим Нбт = 9,7 м. [1]
|
|
|
