Параметры пара в характерных точках

Учебно-методическое пособие

Самара

Самарский государственный технический университет

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ   ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

К а ф е д р а «Промышленная теплоэнергетика»

 

И.М. ИВАНОВА
Л.Г. ШУЛЬЦ
А.С. ГОРШЕНИН

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ВЫПАРНЫХ УСТАНОВОК

 

Утверждено
редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия

 

Самара

Самарский государственный технический университет

УДК 621.17.001.63 (075.8)

И 21

 

 

Р е ц е н з е н т: д-р техн. наук, проф. А.А. Кудинов

 

Иванова И.М.

И 21 Проектирование выпарных установок: учеб.-метод. пособ. / И.М. Иванова, Л.Г. Шульц, А.С. Горшенин. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2009. – 36 с.: ил.

 

Рассмотрены теоретические основы работы выпарных установок. Составлены и проанализированы основные уравнения процессов теплопередачи и теплового баланса корпуса установки. Приведены выражения для расчетов полезного температурного напора, распределения тепловой нагрузки по корпусам установки, поверхности теплообмена корпуса.

Дан пример расчета двухкорпусной выпарной установки.

Предназначено для курсового и дипломного проектирования для студентов, обучающихся по специальностям «Промышленная теплоэнергетика», «Энергетика теплотехнологий», «Энергообеспечение предприятий».

 

УДК 621.17.001.63 (075.8)

И 21

 

ã И.М.Иванова, Л.Г.Шульц, А.С.Горшенин, 2009

ã Самарский государственный

технический университет, 2009

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЫПАРНЫХ УСТАНОВОК

Многие твердые вещества в промышленности первоначально получаются в виде водяных растворов. Для повышения концентрации вещества в растворе или получения вещества в чистом виде необходимо частично или полностью удалить растворитель (воду). Это достигается в выпарных установках.

Процесс выпаривания можно осуществить в любой емкости при подводе к ней тепла, достаточного для организации кипения раствора, при этом будет получаться пар растворителя, отводимый из емкости и возрастать концентрация исходного раствора. За концентрацию раствора принимается отношение массы сухого растворенного вещества к массе всего раствора, выраженное в процентах:

.

Здесь в – массовая концентрация раствора, %;

W – масса растворителя, кг;

G _сух – масса сухого вещества, кг.

Масса сухого вещества при выпаривании не меняется. Выпаривание раствора близко к выпариванию чистого растворителя, но есть некоторые особенности.

Температура кипящего раствора больше температуры кипения чистого растворителя на величину физико-химической температурной депрессии. Величина депрессии зависит от концентрации и давления кипящего раствора и определяется по формуле Тищенко И.А.

,

где D₁^¢ – физико-химическая температурная депрессия кипящего раствора при атмосферном давлении и фактической концентрации, °С;

Т и r – абсолютная температура кипения (К) и скрытая теплота парообразования растворителя при давлении кипения раствора, кДж/кг.

Значение депрессии D₁^¢ приводится в соответствующих справочниках.

По принципу действия различают выпарные установки периодического и непрерывного действия. Установки непрерывного действия более экономичные и их применение является наиболее предпочтительным.

Установки периодического действия применяются в небольших производствах и когда окончательный (готовый) продукт имеет настолько большую вязкость, что транспортировать его по трубопроводу становится невозможным.

Для отопления корпуса выпарного аппарата могут использоваться разнообразные источники тепла – пар, перегретая вода, высокотемпературные теплоносители, электричество, продукты сгорания. В промышленности в основном применяется пар. Принцип работы паровых выпарных установок следующий.

Выпарной корпус установки представляет собой вертикальный теплообменный аппарат. Нижнюю часть объема аппарата заполняет кипящий раствор, а верхняя часть является объемом, в котором происходит сбор и сепарация пара растворителя, выделяющегося из кипящего раствора. В теплообменник выпарного аппарата со стороны греющего теплоносителя направляется пар. Пар через поверхность теплообмена отдает свою теплоту и конденсируется. Раствор получает тепло от пара и кипит. Пары растворителя поднимаются в паровой объем аппарата, сепарируются и отводятся из корпуса. За счет выпаривания растворителя концентрация раствора растет. В корпус вводится свежий раствор, а отводится – концентрированный.

Составим тепловой баланс корпуса паровой выпарной установки на 1 кг исходного раствора без учета потерь тепла в окружающую среду:

I II III

………………………………………….,

где r – скрытая теплота парообразования греющего пара, кДж/кг;

d – количество греющего пара на 1 кг исходного раствора, кг/кг;

С_р – теплоемкость исходного раствора, кДж/(кг гр.);

t_к и t_р – температуры кипения раствора в корпусе и подводимого раствора, °С;

W – количество выпариваемого растворителя (пара вторичного вскипания) на 1 кг исходного раствора, кг/кг. W зависит от изменения концентрации раствора (в %) в корпусе и определяется , кг/кг;

i _вп – энтальпия пара вторичного вскипания, кДж/кг;

С_в – теплоемкость растворителя (воды), кДж/(кг гр.)

Физический смысл уравнения: I – тепло греющего пара, поступающее в выпарной аппарат на 1 кг исходного раствора, кДж/кг; II – тепло, затрачиваемое в аппарате для нагрева 1 кг поступающего раствора от начальной температуры раствора до температуры кипения в выпарном аппарате, кДж/кг; III – тепло, затрачиваемое на выпаривание кипящего растворителя из 1 кг исходного раствора, кДж/кг.

Таким образом, тепло, подводимое к корпусу выпарного аппарата на 1 кг раствора, затрачивается на подогревание раствора до температуры кипения раствора в корпусе и выпаривание кипящего растворителя.

Если поделить на r, то получим

.

Первый член правой части уравнения называется коэффициентом самоиспарения (b) и определяет расход пара на подогревание 1 кг раствора до температуры кипения. Отношение называется коэффициентом испарения (a) и определяет расход греющего пара на получение 1 кг пара вторичного вскипания. Тогда

.

Если температура поступающего в корпус аппарата раствора больше температуры кипения, то коэффициент b имеет отрицательное значение. В этом случае раствор вносит в выпарной аппарат дополнительное тепло, которое будет использовано на выпаривание раствора и уменьшит расход греющего пара. Как правило, температура раствора, поступающего в корпус, близка к температуре кипения раствора (t_к» t_р), т.е. b имеет нулевое значение. Значение разницы величин близко к скрытой теплоте парообразования растворителя, т.е. . Таким образом, d»W, т.е. количество выпаренного пара вторичного вскипания примерно равно количеству затраченного пара. Следовательно, 1 кг греющего пара выпаривает 1 кг растворителя, т.е. позволяет получить 1 кг пара вторичного вскипания. Если 1 кг вторичного пара направить в следующий выпарной корпус и в него же направить выпаренный раствор из первого корпуса, то 1 кг пара вторичного вскипания первого корпуса выпарит во втором корпусе из раствора еще 1 кг растворителя, т.е. 1 кг пара позволяет выпарить 2 кг растворителя. Таким образом, применение нескольких корпусов позволяет уменьшить расход греющего пара первого корпуса пропорционально числу примененных корпусов. В действительности из-за наличия тепловых потерь в окружающую среду эффект от применения нескольких последовательных корпусов меньше теоретического, поэтому в промышленности как правило применяются выпарные установки, имеющие не более 3¸5 последовательных корпусов.

В многокорпусной выпарной установке пар вторичного вскипания, полученный в предыдущем корпусе, является греющим паром последующего корпуса. Работа корпусов взаимосвязана. Для решения задачи необходимо определить расход пара вторичного вскипания, получаемого в каждом корпусе, а также расход греющего пара первого корпуса, т.е. количество неизвестных равно n + 1, где n – число корпусов. Решение задачи требует составления n + l уравнений. Тепловые балансы по каждому из выпарных корпусов позволят получить n балансовых уравнений, и еще одно уравнение может быть получено из материального баланса растворителя по корпусам установки. Тогда

(1)

…………………………………………………

; (n)

. (n+1)

Здесь D и W _i – часовые расходы острого пара и пара вторичного вскипания по корпусам установки, кг/ч;

W – общий расход выпариваемого растворителя установки, кг/ч;

h – коэффициент сохранения тепла каждого корпуса установки;

h» 0,97 (принимается).

Давление в каждом корпусе установки зависит от давления греющего пара и давления в последнем корпусе установки и определяется методом последовательных приближений. Порядок определения давлений в корпусах показан в примере расчета двухкорпусной установки.

Решение системы позволяет определить необходимую тепловую мощность греющего теплообменника каждого корпуса, кВт:

; (1)

; (i)

. (n)

Поверхность теплообмена каждого корпуса определяется из уравнения теплопередачи, составленного для корпуса, м²:

…………………………

…………………………

.

Здесь K_i х Dt_ni – коэффициент теплопередачи и полезный температурный напор каждого корпуса.

Коэффициент теплопередачи корпуса определяется по уравнениям, приведенным в примере расчета. Полезный температурный напор каждого корпуса определяется из общего полезного напора всей установки. Порядок определения общего полезного напора установки следующий. Предположим, что мы в каждом корпусе испаряем не раствор, а чистый растворитель (воду). Тогда температура пара над кипящей водой в каждом корпусе равнялась бы температуре кипящей воды, при этом температура греющего пара последующего корпуса равнялась бы температуре пара вторичного вскипания предыдущего корпуса. Полезный температурный напор корпуса – разница температура между греющим паром и кипящим раствором.

Тогда для случая выпаривания чистого растворителя получим:

;

……………….

;

.

В нашем случае t_r2 = t_к1; t_r3 = t_к2; t_ri = t_кi-1. Если сложить все полезные напоры корпусов, то получим, что их сумма – общий располагаемый полезный напор установки – равна разнице температур греющего пара в первом корпусе и пара вторичного вскипания последнего корпуса: D t^¢ _побщ. = t_r1 – t_впn ^°С. При кипении действительных растворов наблюдается уменьшение общего полезного температурного напора из-за температурных депрессий, ^°С:

– физико-химической (D^¢);

– гидростатической (D^²);

– гидродинамической (D^²¢).

Физико-химическая депрессия – уменьшение температуры паров над раствором по сравнению с кипящим раствором (D^¢₁ = t_к – t_вп).

Гидростатическая депрессия – уменьшение полезного температурного напора из-за повышения средней температуры кипения раствора в корпусе по сравнению с верхними слоями.

Гидродинамическая депрессия – уменьшение полезного температурного напора из-за снижения температуры конденсации греющего пара в связи с уменьшения давления пара на величину гидравлических потерь при переходе его из корпуса в корпус.

Порядок определения температурных депрессий приведен в примере расчета.

Тогда общий полезный напор установки определяется, ^°С:

.

Этот полезный температурный напор необходимо распределить между всеми корпусами установки. Распределение определено наложенным условием (требованием к установке). Основным требованием является одинаковая поверхность теплообмена всех корпусов установки, т.е. однотипность корпусов:

;

{

.

Если провести почленное деление одного уравнения на другое, то получим следующее:

………………………………….

…………………………………..

…………………………………..

.

Если сложить все полезные напоры, то получим

,

тогда

.

После чего возможно определить и все остальные полезные напоры каждого выпарного корпуса установки, найти необходимую поверхность теплообмена и подобрать соответствующий выпарной аппарат.

Ниже приводится пример расчета прямоточной выпарной установки, состоящей из двух корпусов, расположенных последовательно как по выпариваемому раствору, так и греющему пару (рис.1).

Рис.1. Схема двухкорпусной выпарной установки:

1,2-выпарные корпусы; 3-барометрический конденсатор; 4-вакуум-насос;

5-барометрическая труба; 6,8,11-конденсатоотводчики; 7,9-водоводяные

теплообменники; 10-пароводяной теплообменник

 

ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Рассчитать и спроектировать двухкорпусную выпарную установку для выпаривания раствора хлористого кальция (СаСl₂), если:

– расход исходного раствора (G_о), кг/ч – 20000

– начальная концентрация раствора (Х_н), % – 10

– конечная концентрация раствора (Х_к), % – 50

– давление греющего пара (Р _г1), МПа – 0,5

– давление в барометрическом конденсаторе

установки (Р _бк), МПа – 0,03

– поверхности теплообмена корпусов (F₁, F₂), м² – одинаковые

– теплоемкость соли СаСl₂ (С _сух.), кДж/кг гр. – 0,7

– начальная температура исходного раствора (t _н), ^°С – 20

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ УСТАНОВКИ

1. Производительность установки по конечному продукту:

, кг/ч.

2. Расход выпариваемой воды (общий расход пара вторичного вскипания, получаемого в установке)

, кг/ч.

3. Расход воды, выпариваемой в 1 корпусе.

Предварительно принимаем , где W₁ и W₂ – расходы воды, выпариваемой в 1 и 2 корпусах (расход пара вторичного вскипания по корпусам установки). Тогда

, кг/ч.

4. Концентрация раствора в 1 корпусе. Принимаем, что из-за высокой степени циркуляции раствора в выпарном корпусе концентрация раствора постоянна по корпусу и равна конечной концентрации раствора в корпусе. Тогда

%;

%.

5. Давление греющего пара во втором корпусе принимается как среднее арифметическое давлений Р _г1 и Р _б.к:

, МПа.

По табл. П1 (см. приложение) определяем температуру насыщения и энтальпию пара в элементах установки по соответствующему давлению пара. Полученные значения величин заносим в табл. 1.

Параметры пара в характерных точках

Таблица 1

Давление, МПа	Температура, °С	Энтальпия, кДж/кг	Скрытая теплота, кДж/кг
Р г1 = 0,5	tг 1 = 152	I 1 = 2760	rг 1=2108
Р г2 = 0,265	tг 2 = 129,3	I 2 = 2720	rг 2=2175
Р б..к = 0,03	t б.к. = 69	I б.к. = 2650	r бк=2336

 

6. Температура кипения раствора по корпусам установки. Температура кипения раствора в предыдущем корпусе отличается от температуры греющего пара в последующем корпусе на сумму депрессий – физико-химической (D^¢), гидростатической (D^²) и гидродинамической (D^²¢).

6.1. Гидродинамическая депрессия D^²¢– снижение температуры конденсации пара при его движении по паропроводу из-за гидравлических потерь, принимается равной обычно 1^°С на каждый корпус. Тогда температура пара вторичного вскипания по корпусам установки определится, °С: ,

.

Соответствующие давления и энтальпия пара вторичного вскипания по корпусам установки согласно табл.П1 составят, кДж/кг:

t _вп1 = 130,3⁰С ® Р _вп1 = 0,269 МПа ® I _вп1= 2721;

t _вп2 = 70⁰С ® Р _вп2 = 0,031 МПа ® I _вп2= 2627.

6.2. Гидростатическая температурная депрессия – это снижение полезного температурного напора в корпусе установки из-за большей температуры кипения растворителя в середине корпуса по сравнению с поверхностными слоями. Повышение температуры кипения обусловлено повышением давления раствора в середине корпуса в связи с дополнительным давлением, создаваемым весом самого раствора. Давление в среднем слое кипящего раствора Р_срi. каждого корпуса определяется по уравнению, МПа:

,

где Н – высота кипятильных труб в аппарате, м, Н = 4;

– плотность кипящего раствора, кг/м³; при соответствующих концентрации и температуре, см. табл.П2;

e – паронаполнение (объемная доля пара в кипящем растворе), e=0,5;

Р _впi – давление пара вторичного вскипания в корпусе, МПа.

Тогда

, МПа;

, МПа.

Этим давлениям соответствуют следующие температуры кипения и скрытые теплоты парообразования растворителя:

Р _{1 ср.} = 0,280, МПа ® t _ср.1 =131⁰С ® r _к1 = 2170, кДж/кг;

Р _{2 ср.} = 0,045, МПа ® t _ср.2 =79⁰С ® r _к2 = 2312, кДж/кг.

Гидростатическая температурная депрессия по корпусам установки, ^°С:

;

.

Суммарная величина гидростатической температурной депрессии установки, ^°С:

.

6.3. Физико-химическая температурная депрессия – это разница температур между кипящим раствором и паром над раствором:

где Т – абсолютная температура кипения растворителя на середине корпуса, К;

D^¢_атм. – физико-химическая температурная депрессия при атмосферном давлении, °С (табл.П3).

 

Тогда , ^°С;

,^°С.

Суммарная физико-химическая температурная депрессия установки, ^°С:

.

6.4. Температуры кипения раствора по корпусам установки, ^°С:

;

.

7. Полезный температурный напор по корпусам установки:

.

Тогда

, ^°С;

,^°С.

7.1. Общий полезный температурный напор установки, ^°С:

.

8. Определение тепловых нагрузок по корпусам установки. Расходами воды, выпариваемой по корпусам установки (W ₁ и W ₂), предварительно задались. Необходимо уточнить эти расходы.

Составим систему двух уравнений:

Уравнение материального баланса по выпариваемой воде

.

Уравнение теплового баланса 2 корпуса

,

где 1,03 – коэффициент, учитывающий потери тепла через ограждения корпуса в окружающую среду;

С ₁ – теплоемкость раствора при концентрации и температуре исходного раствора, кДж/(кг× гр);

С _в – теплоемкость растворителя (вода), кДж/(кг× гр), С _в =4,19.

 

, кДж/кг× град.

Тогда

.

Решая систему, получим, кг/ч:

₁; .

Концентрации раствора после первого корпуса, %:

.

Отклонение в значениях расходов испаренной воды (пара вторичного вскипания) менее 5%, поэтому перерасчет не производится.

8.1. Тепловая нагрузка первого корпуса, кВт:

Здесь C _н – теплоемкость раствора при начальной концентрации, кДж/кг× град:

.

8.2. Тепловая нагрузка второго корпуса, кВт:

.

9. Расход острого пара, кг/ч.

.

 

Сводная таблица результатов расчета

Таблица 2

№№	Параметр	Корпус
	Производительность по выпариваемой воде (W), кг/ч
	Концентрация растворов (xi), %	19,3
	Давление греющего пара (Рг 1), МПа	0,5	0,265
	Температура греющего пара (tг i), 0С
	Температурная депрессия (D¢ +D² +D²¢), °С	3,8
	Температура кипения растворов, (t кi), °С	132,8
	Полезный температурный напор (D t п1)	19,2

 

10. Расчет коэффициентов теплопередачи по корпусам установки, Вт/м²К:

; ,

где d _ст. – толщина стенки теплообменной трубы, d _ст. = 0,002 м;

l_ст. – теплопроводность стенки, зависит от материала стенки. Материал выбирается устойчивым к среде эксплуатации, в настоящем случае – углеродистая сталь l_ст. = 25 Вт/м К;

l_н2 – теплопроводность накипи, l_н2 = 2,5 Вт/м К;

d_н2 – толщина накипи со стороны кипящего раствора, м; d_н=0,0005.

Тогда

, м² К/ Вт.

10.1. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующего пара к стенке теплообменной трубы первого корпуса, Вт/м²К:

,

где r_{г 1} – теплота конденсации греющего пара первого корпуса, Дж/кг;

r₁,l₁, m ₁ – плотность (кг/м³), теплопроводность (Вт/м К), динамическая вязкость (Па с) конденсата при температуре конденсации греющего пара, r₁=915; m ₁ =0,18х10^-3; l=0,684; Н_о – высота корпуса, м, Н_о=4.

Тогда

, Вт/м² К,

где D t ₁ – разность между температурами конденсации пара и стенкой теплообменной трубы, ^°С. Первоначально D t ₁ – неизвестная величина, поэтому расчет a₁ ведется методом последовательных приближений, задаваясь и проверяя значение D t ₁ – разность температур конденсации пара и стенки.

В первом приближении принимаем D t ₁'= 3^°С (количество штрихов соответствует номеру приближения).

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке теплообменной трубы, Вт/м²К:

.

Определяем тепловой поток от греющего пара к стенке трубы, Вт/м²:

.

Для установившегося процесса теплообмена (q ₁ = соnst) справедливо уравнение

.

Перепад температур по толщине стенки трубы и накипи, ^°С.

.

10.2. Коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящему раствору для пузырькового кипения в вертикальных кипятильных трубках при естественной циркуляции для первого корпуса, Вт/м² К:

,

где l _р1 – теплопроводность раствора, Вт/м К, l _р1 = 0,687;

r _р1 – плотность раствора, кг/м³, r _р1 = 1142;

r _вп1 – плотность пара вторичного вскипания, кг/м³, r _вп1 = 2,6;

s _р1 – коэффициент поверхностного натяжения, н/м, s _р1 = 74,8 х 10^-3;

r _о1 – плотность пара вторичного вскипания при атмосферном давлении и фактической температуре кипения раствора, кг/м³:

Характеристики растворов приведены в приложении.

С ₁ – теплоемкость раствора, Дж/кг К, С ₁ = 3610(см. ранее);

m _р1 – вязкость раствора, Па с, m ₁ = 0,1х10^-3;

r _к1 – скрытая теплота парообразования пара вторичного вскипания при температуре кипения раствора, Дж/кг:

r _к1 = 2170 х 10³ (см. ранее).

Тогда

.

При q ₁' = 24690, Вт/м² К; a ₂' = 11,36 х (24690)^0,6 = 4910, Вт/м²К.

Перепад температур между поверхностью накипи и кипящим раствором, ^°С:

.

Общий расчетный перепад температур при первом приближении между паром и раствором (полезная разность температур) первого корпуса, ^°С:

,

что меньше t _п1 = 19,2 ^°С.

Задаемся новым значениемD t ₁'' = 6^°С (второе приближение).

Тогда , Вт/м²К;

, Вт/м²;

, ^°С;

, Вт/м²К;

, ^°С.

Общий перепад температур, ^°С:

⁰С > ,

Третье приближение. Определяем D t ₁''' первого корпуса интерполяций, используя данные двух предыдущих приближений, ^°С:

.

Находим:

, Вт/м² К;

, Вт/м².

, Вт/м²К;

10.3.Коэффициент теплопередачи первого корпуса, Вт/м²К:

.

10.4. Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке трубы для второго корпуса определяется так же, как и для 1 корпуса:

.

Принимаем Dt^¢₁ = 4 (первое приближение).

Тогда , Вт/м2;

, Вт/м²;

, ^°С;

, Вт/м²К;

, Дж/кг К;

, ^°С;

⁰С > , ^°С.

Принимаем: Dt^²₁ = 3 ⁰С (второе приближение);

Вт/м² К;

Вт/м² К;

, °С;

, Вт/м² К;

, ^°С;

⁰С > , °С.

Третье приближение. Определим D t ’’’₁ второго корпуса интерполяцией, используя данные двух предыдущих приближении, ^°С:

.

Тогда , Вт/м² К;

, Вт/м²;

, Вт/ м² К;

, Вт/м²К.

 

11. Распределение полезной разности температур между корпусами выпарной установки:

; .

Так как по условию F₁= F₂, то

; (1)

{

. (2)

Если подставить (1) в (2), то получим

.

Тогда

, ^°С; , ^°С.

Поверхность теплообмена каждого корпуса установки, м²:

.

Тогда

м²;

м².

Выбираем выпарной аппарат со следующими характеристиками (табл. П4):

Поверхность, м² – 160

Диаметр греющей камеры, мм – 1200

Высота труб, мм – 4000

Диаметр труб, мм – 38х2

Диаметр аппарата, мм – 2400

Диаметр циркуляционной трубы, мм – 700

Высота аппарата, мм – 13500

Масса, кг – 12000

 

12. Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой (рис. П5).

Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды и основные размеры конденсатора: диаметр корпуса конденсатора, диаметр и высоту барометрической трубы.

12.1. Определим расход охлаждающей воды (из теплового баланса конденсатора):

, кг/ч;

кг/ч; кДж/кг.

Здесь t _к – температура смеси охлаждающей воды и конденсата на выходе из конденсатора, ^°С;

t _к принимается на 3^°С меньше температуры конденсатора, ^°С:

,

где t _н – температура охлаждающей воды на входе в конденсатор, ^°С;

t _н = 20 (принимаем). Тогда

, кг/ч.

12.2. Диаметр корпуса барометрического конденсатора (из уравнения расхода), м:

,

где V_п – скорость пара м/с; V = 15 ё 25, м/с;

r_бк – плотность пара при давлении в конденсаторе;

кг/м³.

Тогда

м.

По табл.П5 выбираем конденсатор по диаметру его корпуса. Ближайший больший конденсатор имеет диаметр, d _б.к = 1000 мм.

12.3. Диаметр барометрической трубы, м:

,

 

где r _бк – плотность воды при температуре барометрического конденсатора, кг/м³;

r _бк = 979;

V _в – рекомендуемая скорость воды, м/с, V _в =1,0-3,0.

Принимаем V_в =1,0. Тогда

, м.

Принимаем d_б..тр. =0,2м(d_у200).

Тогда фактическая скорость движения воды в барометрической трубе составляет, м/с:

;

.

12.4. Высоту барометрической трубы определяют по уравнению, м:

,

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

В = 98100 – Р_б.к. = 98100 – 30000 = 68100, Па,

где 98100 – барометрическое давление, Па;

S_еx – сумма коэффициентов местного сопротивления:

S_еx = x_вх. + x_вых. = 0,5 + 1,0 = 1,5.

Коэффициент трения l_б.тр зависит от режима течения жидкости.

Определим режим течения воды в барометрической трубе:

,

где n – кинематическая вязкость воды при t _к;

При таком Re:

.

Тогда

, м.

13. Расчет производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса G _возд. определяется расходом воздуха, который необходимо удалять из барометрического конденсатора, кг/с:

Здесь 0,01 – коэффициент, учитывающий присос воздуха из-за

не плотности установки;

2,5х 10^-5 – коэффициент растворения воздуха в воде, кг/кг.

Объемная производительность вакуум-насоса, м³/с:

,

где r _во – плотность воздуха при нормальных условиях, кг/м³, r _во=1,293;

Р _бк – д

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: