Конструирование выпарной установки (стр. 5 из 6)
Где t0" – температура отсасываемого воздуха, 0С;
tн – температура вторичного пара второго корпуса, 0С.
t0" = tн – (5 ÷ 7) = 69,12 – 5 = 64,12
0,01 – количества газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности на 1 кг паров.
Gвозд. = 2,5 * 10-5 (0,3744 + 3,96) + 0,01 * 0,3744 = 3,84*10-3.
Определяем объёмную производительность вакуум - насоса Vвозд., м3/мин
, (45)гдеR – универсальная газовая постоянная, Дж/кмоль*К;
Мвозд – молекулярная масса воздуха, принимаем Мвозд = 29 кг/кмоль
tвозд – температура воздуха, принимаем tн = 20 0С;
tвозд= tн+4+0,1(tк – tн)
tвозд= 20+4+0,1(64,12 – 20) = 28,4
Рвозд – парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.
Рвозд = Рбк – Рн. (46)
гдеРн – давление сухого насыщенного пара при t0 = 28,4 0С,
Pн = 0,389 бар = 0,00389МПа = 3890 Па .
Рвозд = 0,03 – 0,003890 = 0,026110
Принимаем Vвозд = 1,5 м3/мин. Зная эту величину и остаточное давление Рбк= 0,026110 МПа подбираем вакуум-насос типа ВВН 1,5 .Из каталога насосов [с.48] остаточным давлением –0,015 МПа, мощностью электродвигателя – N = 2,1 кВт, число оборотов – n = 1500 мин -1.
Расчёт диметра барометрического конденсатора
Диаметр барометрического конденсатора dбкопределяют из уравнения расхода:
dбк =
где р - плотность паров, кг/м3;
ν- скорость паров, м/с.
dбк =
При остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров ν принимают 15 – 25 м/с принимают 15 м/с.
По нормалям НИИХИММАША [12] подбираем конденсатор диаметром, равным расчётному или ближайшему большему. Выбираем барометрический конденсатор диаметр dтк = 500 мм [табл. 10.2, 11] .
Выбираем барометрический конденсатор.
– толщина стенки аппарата – 5 мм;
– расстояние от верхней полки до крышки аппарата – 1300 мм;
– расстояние от нижней полки до днища аппарата – 1200 мм;
– расстояние между осями конденсатора и ловушкой – 675 мм;
– высота установки H = 4300 мм;
– ширина установки Т = 1300 мм;
– расстояние между полками – 220; 260; 320; 360; 390;
Условные проходы штуцеров:
– для входа пара А – 300 мм;
– для входа воды Б – 100 мм;
– для выхода парогазовой смеси В – 80 мм;
– для барометрической трубы Г – 125 мм;
– для входа парогазовой смеси на ловушках И – 80 мм;
– для выхода парогазовой смеси на ловушках Ж – 50 мм;
– для барометрической трубы на ловушках Е – 50 мм
По расходу греющего пара Д, кг/с и перепаду давления Δр = ро – (0,12 ÷ 0,15)МПа, выбираем конденсатоотводчик с закрытым поплавком.[11 стр. 310]
Он действует следующим образом: пар поступает в корпус конденсатоотводчика, постепенно заполняя его конденсатом на 2/3 объёма. При этом поплавок всплывает и при помощи рычага открывает клапан для выпуска конденсата.
С удалением конденсата поплавок опускается и закрывает выпускное отверстие и тем самым прекращает вытеснение конденсата.
– максимальная производительность Gк = 780 т/ч;
– перепад давления до Δр = 1,2 МПа;
– условный проход – 32 мм.
2.6 Расчёт диаметров трубопроводов и штуцеров
Определяем диаметр штуцера на вход сырого раствора. Определяем диаметр штуцера d1, м
d1 =
где V - объёмный расход сырого раствора, м/с;
w - скорость движения сырого раствора, w = 1 м/с [10].
d1 =
V =
где G0 - количество исходного раствора, поступающего на выпарку, кг/ч;
ρ0 - плотность исходного раствора, 1065,73 кг/м3 .
V =
К установке принимаем штуцер диаметром 20мм
Определяем штуцер на выход конденсата. Определяем диаметр штуцера d2,м
d2 =
где w – скорость движения конденсата, w = 1 м/с [10]
d2 =
, V = 
где D1 - полный расход пара, D = 357,2 кг/ч
ρ - плотность конденсата, из таблиц, при Р 0 = 0,4 МПа, ρ = 922,5кг/м3.
V=
Принимаем к установке штуцер диаметром d = 15 мм
Определяем штуцер на вход пара. Определяем диаметр штуцера d3, мм
d3 =
где w - скорость движения пара, w = 20 м/с[10].
d3 =
V =
где р - плотность греющего пара, из таблиц, при Р0 = 0,4 МПа, ρп =2,162 кг/м3
V =
Принимаем к установке штуцер диаметром d = 60 мм
Определяем штуцер на вход вторичного пара.
Определяем диаметр штуцера d4, мм
d4 =
где w - скорость движения вторичного пара, w = 20 м/с [10].
V =
где W1 - всё количество воды, выпаренной в первом корпусе, кг/ч;
р - плотность вторичного пара, из таблиц, при Р1 = 0,215 МПа, ρп1 = 1,2073 кг/м3.
V =
Принимаем к установке штуцер диаметром d4 = 80 мм
Определяем штуцер на выход концентрированного раствора.
Определяем диаметр штуцера d5, мм
d5 =
где w – скорость движения упаренного раствора, w = 0,5 м/с [10]
d5 =
V =
где GK - количество раствора после выпарки, кг/ч;
р - плотность концентрированного раствора, из таблиц расчёта,
ρ р2 = 1231,96 кг/м3.
V =
Принимаем к установке штуцер диаметром d5 = 10мм
Расчет сводим в таблицу 5
Таблица 5
| Наименование штуцера | Расходпара | Давлениепара | Плотность | Секундныйрасход | Скоростьпара | Диаметр,мм | |
| Вход греющего пара | 357,2 | 0,4 | 2,162 | 0,0459 | 20 | 0,054 | 60 |
| Выход вторичного пара | 385,85 | 0,215 | 1,2073 | 0,089 | 20 | 0,075 | 80 |
| Выход конденсата греющего пара | 357,2 | - | 925,5 | 0,0001 | 1 | 0,012 | 15 |
| Вход раствора | 1000 | - | 1065,73 | 0,000261 | 1 | 0,018 | 20 |
| Вход упаренного раствора | 263,3 | - | 1231,96 | 0,00006 | 0,5 | 0,005 | 10 |
2.7 Расчёт толщины теплоизоляционных покрытий
Определяем толщину тепловой изоляции δн, мм, из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду
. (50)где α2 – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/м2 0К;
. (51)гдеtст2 – температура поверхности изоляции со стороны окружающей среды, для аппаратов, работающих в закрытом помещении не должна превышать tст2 = 45 0С;tст1 – температура изоляции со стороны аппарата, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции tст1, принимаем равный температуре греющего параtст1 = 143,62 0С;tок – температура окружающей среды (воздуха), tок = 20 0С.
α2 = 9,3 + 0,058(45 – 20) = 10,75
Определяем толщину изоляции δи, м
. (52)где λи – коэффициент теплопроводности изоляции, принимаем совелит, λи = 0,09 Вт/м 0К /9/.
2.8 Расчёт и выбор теплообменника исходной смеси и барометрического конденсатора
Определяем тепловую нагрузку первого подогревателя Q1, кВт
Q1 = D * r(53)
D = ε * G0 (54)
D = 0,04 * 1000 = 40 кг/ч
Q1 = 40/3600 * 2195,8 = 24,4
Температурный график имеет вид
; (55) 
С0Из основного уравнения теплопередачи определяем поверхность теплообменного аппарата F, м2