Расчет вакуумно-выпарной установки (стр. 4 из 6)

Значение

и выбираем в зависимости от давления в корпусах.

Значение

принимаем для нулевого уровня раствора над точкой ввода парожидкостной смеси в сепаратор.

кг/(м³*ч).

кг/(м³*ч).

м³

м³

Высоту сепарационного пространства определяем по известному диаметру D₄ [1]:

м

м.

Конструктивная высота сепарационного пространства

м

больше расчётной, следовательно условие достаточно полного отделения капелек жидкости от вторичного пара выполняется.

3.4 Расчёт диаметров штуцеров и трубопроводов

Диаметры штуцеров и трубопроводов рассчитывают по следующей формуле:

, где d – диаметр штуцера, м; (26)

w – допустимая линейная скорость (принимается по [1], м/с;

G – часовой расход, кг/ч.

Рассчитываем диаметры для следующих штуцеров:

А:

м

м

Б:

м

м

В:

м

м

Г:

м

Д:

м

м

Рассчитанные диаметры штуцеров округляются до стандартных значений [1], которые приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Обозначения, назначение и диаметры штуцеров выпарного аппарата

Обозначение штуцера	Назначение	Диаметр, мм
А1, 2	Вход греющего пара	400, 250
Б	Выход вторичног пара	500
В, В1, В2	Выход суспензии	65, 50
Г, Г1, Г2	Вход суспензии	50
Д	Выход конденсата	40
Ж	Вход воды для промывки и опрессовки	80
И	Резервный	100
К	Отбор проб	40
Л	Слив	100
М	Сдувка несконденсированных газов	65
П, П1, П2	Воздушники	50

4 Расчёт барометрического конденсатора

4.1 Расход охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды определяется из уравнения теплового баланса конденсатора:

,

где z – расход охлаждающей воды, кг/ч; (27)

W₂ – расход конденсируемого пара, кг/ч;

i – энтальпия пара, кДж/кг;

и - начальная и конечная температуры

охлаждающей воды, ^оС.

По практическим данным начальная температура охлаждающей воды равна 20 – 30 ^оС, а температура воды на выходе из барометрического конденсатора ниже температуры пара на 2 – 3 ^оС.

Принимаем

= 20 ^оС, = 62 ^оС.

Из (27) получаем

(28)

4.2 Расчёт диаметра конденсатора

Диаметр конденсатора определяется по формуле (26) при скорости пара 10 – 15 м в сечении, не занятом тарелками, и 20 – 25 м в самом узком месте.

м.

4.3 Расчёт числа тарелок в барометрическом конденсаторе

Расчётным является следующее критериальное уравнение

, (29)

где

- эквивалентный диаметр потока;

b – ширина тарелки, м;

- толщина струи, м;

w₀ – начальная скорость истечения струи, м/с;

- температура насыщения, ^оС;

и - температура входа и выхода воды с тарелки, ^оС;

Н – высота струи (расстояние между тарелками).

Принимаем Н = 0,5 м.

Уравнение (29) даёт возможность рассчитать нагрев воды при перетекании с тарелки на тарелку и количество сконденсировавшегося при этом пара.

Последовательно проводя расчёт от тарелки к тарелке, начиная с верхней, устанавливаем количество тарелок, необходимое для нагрева охлаждающей воды в конденсаторе до температуры 62 ^оС.

Покажем последовательность расчёта одной тарелки.

При известном диаметре конденсатора найдём расстояние от образующей до среза тарелки [11] l и ширину тарелки b:

мм = 0,406 м.

м.

По формуле водослива найдём высоту слоя воды на первой тарелке:

м. (30)

Начальная скорость истечения струи равна

м/с. (31)

Средняя скорость струи

м/с (32)

и толщина струи

м. (33)

м

, откуда при ^оС и ^оС получаем

^оС.

После этого рассчитывается количество тепла, воспринимаемого водой на первой тарелке:

, (34)

количество сконденсировавшегося пара

кг/с (35)

и количество воды, стекающей на вторую тарелку

кг/с.

Аналогичным образом рассчитываются остальные тарелки. Результаты расчёта приведены в таблице 6.

Приближённо число тарелок можно подсчитать (при условии одинакового расстояния между тарелками) по формуле [11, с. 251]:

, (36)

что соответствует результатам расчёта методом от тарелки к тарелке.

4.4 Расчёт размеров барометрической трубы

Диаметр барометрической трубы рассчитывается по уравнению расхода (26) при скорости воды 1 м/с, и расходе жидкости W₂+z:

м

Расчетный диаметр округляем до d_ТР=500 мм.

Высота трубы складывается из высоты водяного столба Н_вак, соответствующей разрежению в конденсаторе и необходимого для уравновешивания атмосферного давления; высоты Н_гидр, отвечающей напору, затрачиваемому на преодоление гидравлического сопротивления в трубе и созданию скоростного напора w²/2g воды в барометрической трубе.

Таблица 6 - Результаты расчёта тарелок барометрического конденсатора

Nтарелки	Количество стекающей воды z, кг/с	Высота слоя воды на тарелке, м	w0, м/с	w, м/с	delta, м	dэкв, м	log	t, oC	Q, кДж/с
1	152,1	0,243	0,925	2,095	0,107	0,185	0,068	26,10	927,81
2	152,4	0,244	0,925	2,095	0,107	0,185	0,068	27,67	906,42
3	152,7	0,245	0,925	2,095	0,107	0,185	0,068	29,24	885,03
4	153,1	0,245	0,926	2,096	0,108	0,186	0,067	30,81	863,64
5	153,4	0,245	0,926	2,096	0,108	0,186	0,067	32,37	842,24
6	153,7	0,246	0,926	2,096	0,108	0,186	0,067	33,93	820,87
7	154,0	0,246	0,927	2,096	0,108	0,186	0,067	35,55	799,48
8	154,4	0,246	0,927	2,096	0,109	0,187	0,066	37,11	778,09
9	154,7	0,247	0,928	2,097	0,109	0,187	0,066	38,62	756,69
10	155,1	0,247	0,928	2,097	0,109	0,187	0,066	40,23	735,30
11	155,6	0,247	0,928	2,097	0,110	0,187	0,066	41,80	713,92
12	156,0	0,248	0,928	2,097	0,110	0,187	0,065	43,37	692,53
13	156,3	0,248	0,929	2,097	0,110	0,187	0,065	44,93	671,14
14	156,7	0,248	0,929	2,097	0,111	0,187	0,065	46,51	649,75
15	157,2	0,248	0,929	2,097	0,111	0,187	0,065	48,08	628,35
16	157,6	0,249	0,929	2,097	0,112	0,188	0,065	49,65	606,97
17	158,0	0,249	0,929	2,097	0,112	0,188	0,064	51,22	585,57
18	158,4	0,249	0,930	2,097	0,112	0,188	0,064	52,79	564,19
19	158,8	0,250	0,930	2,097	0,112	0,188	0,064	54,36	542,80
20	159,2	0,250	0,930	2,097	0,113	0,189	0,064	55,91	521,42
21	159,6	0,250	0,931	2,097	0,113	0,189	0,064	57,50	500,03
22	160,1	0,251	0,931	2,097	0,113	0,189	0,064	59,07	478,64
23	160,6	0,251	0,932	2,097	0,113	0,189	0,064	60,68	457,25
24	160,9	0,252	0,932	2,097	0,114	0,190	0,064	62,41	435,86

Кроме того, высоту трубы обычно принимают с запасом, равным 0,5 – 1 м, чтобы обеспечить бесперебойную подачу паров в конденсатор при увеличении атмосферного давления. Таким образом