Промышленность \ Процессы и аппараты химической технологии

Розрахунок і проектування трьохкорпусної випарної установки безперервної дії для концентрації розчину хлористого натрію, страница 6

3.1.1 Визначення витрати води, що охолоджує

Витрата води, що охолоджує G_в (в кг/с) визначаємо з теплового балансу конденсатора:

, (3.1)

де – ентальпія пари в барометричному компенсаторі, кДж/кг; – теплоємність води кДж/(кг К); кДж/(кгК); - початкова температура води, що охолоджує, ºС; ºС - кінцева температура змішай води і конденсату, ºС.

Різниця температур між парою і рідиною на виході з конденсатора складає 3 ÷ 5 град., тому кінцеву температуру води приймають на 3 ÷ 5 град. нижче за температуру конденсації пари:

ºС

Тоді

3.1.2 Расчет диаметра барометрического конденсатора

Діаметр барометричного конденсатора ‚ визначаємо з рівняння витрати

, (3.2)

де – щільність пари кг/м³ вибирана по тиску пара в конденсаторі P_бк; – швидкість пари, м/с, що приймається в межах 15 ÷ 25 м/с.

По нормалях УКРНІЇХІММАШа підбираємо барометричний конденсатор діаметром d_бк = 500 мм з діаметром труби d_бт = 125 мм.

3.1.3 Розрахунок висоти барометричної труби

Швидкість води в барометричній трубі

Висота барометричної труби

, (3.3) де В – вакуум в барометричному конденсаторі, Па; – сума коефіцієнтів місцевих опорів; – коефіцієнт тертя в барометричній трубі; – висота і діаметр барометричною труби м; 0,5 – запас висоти на можливу зміну барометричного тиску.

, де – коефіцієнти місцевих опорів на вході в трубу і на виході з неї.

Коефіцієнт тертя залежить від режиму руху води в барометричній трубі. Визначимо режим перебігу води в барометричній трубі:

де – в'язкість води Па∙с, визначувана по номограмі при температурі води t_ср.

Для гладких труб при Re = 170000

3.2 Розрахунок продуктивності вакуум – насоса

Продуктивність вакууму G_возд визначається кількістю повітря, яке необхідно видаляти з барометричного конденсатора:

, (3.4)

де 2,5∙10^-5 – кількість газу, що виділяється з 1 кг води; 0,01 – кількість газу, що підсмоктується у конденсатор через ущільнення на 1 кг пари.

Тоді

Об'ємна продуктивність вакууму

, (3.5)

де R – універсальна газова постійна, Дж/(кмоль К); M_в – молекулярна маса повітря, кг/кмоль; t_в – температура повітря, ºС; Р_в – парціальний тиск сухого повітря в барометричному конденсаторі, Па.

Температура повітря

ºС

тиск повітря

, (3.6)

де Р_п – тиск сухої насиченої пари при t_в, Па. При температурі повітря 27,7ºС, Р_п = 0,0378∙9,8∙10⁴ Па.

Тоді

Знаючи об'ємну продуктивність повітря і залишковий тиск в конденсаторі Р_бк, за каталогом підбираємо вакуум типа ВВН – 3 потужність на валу .

Питома витрата енергії на тонну упарюваної води, ,

3.3 Визначення поверхні теплопередачі підігрівача

Поверхня теплопередачі підігрівача (теплообмінника) F_п,м² визначаємо по основному рівнянню теплопередачі:

, (3.7)

де – теплове навантаження підігрівача, Вт визначається з теплового балансу теплообмінника: К_п – коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м К), К_п = 120 ÷ 340; – середня різниця температур між парою і розчином, ºС; – кількість початкового розчину, кг/с, і його теплоємність, Дж/(кг∙К); – початкова температура початкового розчину, ºС; – температура розчину на виході з теплообмінника, ºС, рівна температурі з якою розчин входить в перший корпус.