Расчет барометрического конденсатора

 

Расход охлаждающей воды G_в, кг/с:

 

G_в=W*(i_n-c_вt_конд/с_в*(t₂-t₁)),               (27)

 

Где i_n=i_вп= 2607кДж/кг-энтальпия вторичного пара [2], с_в=4,19кДж/кг*К-удельная теплоемкость вторичного пара [2], t₁=12°С-начальная температура охлаждающей воды, t_конд=59,7°С-температура конденсата, t₂= t_конд-5-конечная температура охлаждающей воды.

 

G_в=0,3336*(2607-4,19*59,7)*10³/[4,19*(59,7-5-12)]=4,43 кг/с

 

Рассчитаем диаметр конденсатора D_бк:

 

                          (28)

 

Где ω_n =15 м/с- скорость движения пара в конденсаторе [4], ρ_п=0,1283 кг/м³- плотность пара.

 

 

Расчет размеров барометрической трубы

 

Диаметр барометрической трубы d_бт:

 

                  (29)

 

Где ρ= 985,4 кг/м³ при t₂= 54,7°С [2, таб 37], ω = 0,6м/с- скорость воды в трубе [1, стр 132]

 

 

Высота барометрической трубы Н_бт, м:

 

                           (33)

 

Где В- вакуум в барометрическом конденсаторе, Па,

 

          (34)

 

Где Р_АТМ=1,013*10⁵ Па, Р_БК= 0,2*10⁵ Па

 

В=(1,013-0,2)*10⁵= 0,813*10⁵ Па

 

Σξ- сумма местных сопротивлений на входе и выходе из трубы

 

Σξ= ξ_вх +ξ_вых                                       (35)

 

Где ξ_вх= 0,5, ξ_вых=1

 

Σξ=1+0,5=1,5

 

λ- теплопроводность, Вт/м*К.

Для определения теплопроводности рассчитаем критерий Рейнольдса исходя из данных: ω= 0,6 м/с; d=0,1 м; ρ= 985,4 кг/м³; μ=511,87*10^-6 Па*с [2, таб 37]:

 

Re=ωdρ/μ=0.6*0.1*985.4/511,87*10^-6=115506 (36)

 

По полученному значению критерия из справочного материала принимаем λ= 0,029 Вт/м*К

 

 

Определение диаметров штуцеров

 

Примем следующие значения скоростей движения потоков [1, стр 26]:

· скорость движения греющего пара ω_гп=20 м/с;

· скорость конденсата ω_к=0,5 м/с;

· скорость вторичного пара ω_ВП= 50 м/с;

· скорость поступающего раствора ω_Р1= 2 м/с;

· скорость упаренного раствора ω_Р2= 0,6 м/с.

Найдем значения соответствующих плотностей:

· греющего пара при Р= 0,2 МПа ρ_гп=1,107 кг/м³ [2, таб 37];

· конденсата при t=59,7°С ρ_конд=983 кг/м³ [2, таб 37];

· вторичного пара ρ_вп=0,1283 кг/м³ [2, таб 57];

· поступающего раствора при t=63,726°С ρ_р1=1009,3 кг/м³;

· упаренного раствора ρ_вп=1082 кг/м³ [6, таб 7.1].

Расходы потоков принимаем из материальных и тепловых расчетов:

· греющего пара G_гп=0,732 кг/с;

· вторичного пара G_вп=0,5 кг/с;

· входящего раствора G_н=0,556 кг/с;

· упаренного раствора G_к=0,2224 кг/с;

· конденсата G_конд=0,224 кг/с.

Диаметры штуцеров определяем по формулам:

 

                        (37)

 

Вход греющего пара:

 

 

Вход раствора:

 

 

Выход раствора:

 

 

Выход вторичного пара:

 

 

Выход конденсата:

 

Принимаем штуцера стандартных значений [4]:

· вход греющего пара d=0.159 м;

· вход раствора d=0.025 м;

· выход раствора d=0.025 м;

· выход вторичного пара d=0.108 м;

· выход конденсата d=0.038 м.

 

Выбор фланцев

 

Фланцевые соединения являются прочноплотными разъемными соединениями. С их помощью к аппарату присоединяются все возможные днища, крышки и трубы. Фланцы различают по способу соединения с трубой и конструкции, по внешней форме и по форме приварочной поверхности.

Выбираем фланцы к штуцерам по условному проходу и условному давлению по ГОСТ 1235-54 цельные тип 2 [3, таб 20.10].

· Штуцер входа греющего пара- фланец с наружным диаметром

 

D= 260 мм;

 

· штуцера входа и выхода раствора - фланец с наружным диаметром

 

D= 150 мм;

 

· штуцер выхода вторичного пара- фланец с наружным диаметром

 

D= 205 мм;

· штуцер выхода конденсата- фланец с наружным диаметром

 

D= 70 мм.

Расчет вакуум-насоса

 

Количество отсасываемого воздуха вакуум-насосом из барометрического конденсатора:

 

                    (38)

 

Производительность V, м³/с:

 

                      (39)

 

Где

Т_воз= 273+t₁+4+0.1(t₂-t₁)                      (40)

Т_воз=273+12+4+0.1*(54.7-12)=293.27 К

 

Р_воз- парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па

 

Р_воз =Р_бк – Р_п                                           (41)

Где Р_п = 0,24*10⁴ Па при t=20,27°С [2, таб 56]

 

Р_воз=0,2*10⁵-0,24*10⁴=1,76*10⁴ Па

 

Мощность, потребляемая вакуум – насосом N, Вт:

 

                 (42)

 

Где l- работа, затрачиваемая при сжатии 1 кг газа в одноступенчатом компрессоре, Дж/кг

 

                 (43)

 

Где m=1,25- показатель политропы сжатия,V=0.017м³/с=61,2м³/ч- производительность, Р₁=Р_возд, Р₂= 2*10⁴ Па, η= 0,75- КПД компрессора.