6. Расчёт барометрического конденсатора

Расход охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды G_в определим из теплового баланса конденсатора:

(33)

гдеi_б.к. - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

t_н – начальная температура охлаждающей воды, °С;

t_к – конечная температура смеси охлаждающей воды и конденсата, °С;

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 градусов. Поэтому температуру воды t_к на выходе из конденсатора примем на 4 градуса ниже температуры конденсации паров t_бк:

(34)

°С

Энтальпия паров в барометрическом конденсаторе i_б.к, при температуре t_бк [2], табл. LVI:

Среднюю температуру воды найдём по формуле (36)

°С (35)

Удельная теплоёмкость воды с_в при температуре t_ср.в. (Приложение 1 п.3):

кг/с

Диаметр барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора определим из уравнения расхода:

(36)

гдеr - плотность паров, кг/м³;

u - скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров u=15-25 м/с

Возьмём u=20 м/с

Плотность паров r при температуре t_бк [2], табл. LVI,

r=0.241 кг/м³

м

Выбор барометрического конденсатора

Выбираем конденсатор с диаметром, равным расчётному, или ближайшему большему.

Барометрический конденсатор: внутренний диаметр d_б.к.=1000 мм

Условный проход штуцера для барометрической трубы d_б.т= 200 мм

Высота барометрической трубы

Скорость воды в барометрической трубе равна:

(37)

Плотность воды r_в при температуре t_к:

r_в=978,01 кг/м³

Высота барометрической трубы [3], формула 4.24:

(38)

Где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

Sx - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

l _тр - коэффициент трения в барометрической трубе;

0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.

Вакуум в барометрическом конденсаторе В, Па;

(39)

Сумма коэффициентов местных сопротивлений Sx:

(40)

где x_вх, x_вых - коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения l_тр зависит от режима течения жидкости; определим режим течения воды в барометрической трубе:

(41)

Коэффициент динамической вязкости воды m_в при t_k (Приложение1 п.2)

При таком значении Re для гладких труб, коэффициент трения l_тр равен [2], рис 1.5.

l=0.0198

По формуле (45):

Окончательно имеем: м

7. Расчет производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса G_возд, кг/с определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

(35)

где0,000025 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;

0,01 количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности на 1 кг паров.

кг/с

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

(36)

гдеR – универсальная газовая постоянная, Дж/кмоль×К;

М_возд - молекулярная масса воздуха, кг/моль;

Т_возд – температура воздуха, К;

Р_возд – парциальное давление сухого насыщенного пара (Па) в барометрическом конденсаторе при t_возд.

Температуру воздуха рассчитывают по формуле [3], с. 179:

(37)

°С

Давление воздуха _. равно:

(38)

где – давление сухого насыщенного пара при температуре [2], табл LVI

Па

Па

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

Зная объемную производительность и остаточное давление по таблице [3], приложение 4.7, выбираем вакуум-насос:

Таблица 4. характеристика вакуум-насоса типа ВВН

Типоразмер	Остаточное давление, кПа	Производительность, м3/мин	Мощность на валу, КВт
ВВН-6	38	6	12.5