Расчет вакуумно-выпарной установки (стр. 3 из 6)

Скрытая теплота конденсации определяется при

. Определяющим размером принимается высота труб Н = 6 м [1]. Физические параметры конденсата определяются по [8, с. 537] для каждого корпуса (таблица 2).

^оС

Таблица 2 - Физические параметры конденсата

Параметр	1-й корпус	2-й корпус
t_конд, ^оС	109,5	109,5
t_пл, ^оС	106,4	102,4
Скрытая теплота конденсации r, кДж/кг	2249,4	2248
Динамическая вязкость, 10⁶Па*с	265,4	275,8
Кинематическая вязкость, 10⁶*м²/с	0,278	0,288
Теплоёмкость, кДж/(кг*^оС)	4,23	4,23
Плотность, кг/м³	953,5	956,3
Коэффициент теплопроводности среды, 10²Вт/(м^оС)	68,43	68,35

Рассчитываем критерии подобия и коэффициенты теплоотдачи от пара к стенке по корпусам:

- для первого корпуса

следовательно, критерий Нуссельта рассчитываем по уравнению

(19)

- для второго корпуса

Уравнение для расчёта коэффициента теплоотдачи от стенки к суспензии выбирают в зависимости от режима движения суспензии. Для этого случая рекомендовано следующее расчётное уравнение [6, 11]:

(20)

Скорость движения суспензии в трубах принимаем равной w=2,5м/с [8].

Вт/(м²*^оС).

Таблица 3 - Физические параметры суспензии по корпусам

Параметр	1-й корпус	2-й корпус
Температура, ^оС	97	83
Теплоёмкость, кДж/(кг*^оС)	3,55	3,47
Динамическая вязкость, Па*с	2,3*10^-3	2,2*10^-3
Коэффициент теплопроводности среды, 10²Вт/(м^оС)	64,3	62,0

Определяющим геометрическим размером при определении Re и Nu является внутренний диаметр кипятильных труб d = 0,034 м [1].

Рассчитываем критерии подобия и коэффициенты

по корпусам:

- для первого корпуса

- для второго корпуса

Значения

определяем по [8, с. 531]:

(как для сырых нефтепродуктов).

Отсюда находим коэффициенты теплопередачи К_i по корпусам:

2.6 Определение общей полезной разности температур и расчёт поверхности нагрева

Для определения полезной разности температур необходимо сначала определить тепловые нагрузки корпусов. Для первого корпуса

кВт

Для второго корпуса

кВт

При условии минимальной суммарной поверхности нагрева

^оС

Рассчитанные

отличаются от таковых, рассчитанных ранее, не более, чем на 5%, следовательно, их можно использовать для расчёта поверхности теплообмена:

м²

Исходя из рассчитанных поверхностей теплообмена выбираем по два выпарных аппарата типоразмера 126–2860–06 на каждую ступень выпаривания. В таблице 4 приведена характеристика выбранного аппарата [1].

Таблица 4 - Характеристика выбранного выпарного аппарата

N_труб	780
D₁	1600
D₂	2000
D₃	1400
D₄	3600
D₅	3820
D₆	1000
H	18690
H₁	10300
H₂	9090
H₃	1850
H₄	1550
L	3900
l	3110
Тип насоса	ОХГ6 - 87

3 Конструктивный расчёт корпусов

3.1 Определение числа кипятильных труб

Общее число труб определяют по уравнению

, где (21)

F – поверхность нагрева, м²;

d_р – расчётный диаметр греющих труб, м;

Н – высота труб, м [1];

При

d_p = d_вн = 0,034 м [1].

Стандартное число труб в каждом аппарате выбранного типоразмера – 780 (по 2 аппарата на каждую ступень).

3.2 Размещение труб в трубных плитах и расчёт диаметра греющей камеры

Для шахматного пучка труб, который широко применяют в промышленной практике как самую компактную схему, связь между общим числом труб n, числом труб на диагонали b и на стороне a наибольшего шестиугольника выражается следующими соотношениями:

(22)

. (23)

Решая данные уравнения для числа труб n=780, получим

а = 16,62 м,

b = 32,24 м.

Расстояние между осями труб или шаг t зависит от наружного диаметра d_н. Принимаем

м.

Диаметр греющей камеры определяем по формуле

м. (24)

Полученный расчётный диаметр греющей камеры меньше конструктивного (2 м). Следовательно, выбранный типоразмер подходит для нашего случая.

3.3 Определение размеров сепарационного пространства

Объем парового пространства выпарного аппарата определяется исходя из условия обеспечения достаточно полного отделения вторичного пара от капелек упариваемого раствора. Основная причина увлажнения вторичного пара заключается в поверхностном натяжении жидкости и скорости движения пара. Необходимый объём сепарационного пространства можно найти по формуле [9]:

, где W – количество выпариваемой воды, кг/ч; (25)

d – допустимое напряжение парового пространства, т.е

количество выпариваемой воды на 1м³ парового

пространства, кг/(м³*ч).

Приближённо d можно найти по формуле [5, 9]

, где d_атм – значение d при 1 атм, составляющее для чистой воды 2600 кг/(м³*ч), для растворов солей 1000 кг/(м³*ч). При выпаривании пенящихся растворов d_атмуменьшают примерно в 2 раза. Принимаем d_атм=1300 кг/(м³*ч).