3.4. Расчёт барометрического конденсатора

3.4.1 Расход охлаждающей воды.

Расход охлаждающей воды G_в определим из теплового баланса конденсатора:

(44)

где i_б.к. - интальпия 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 t₀:

t_k=t₀–4

t_k = 88.3 – 4 =84,3 С

Энтальпия паров в барометрическом конденсаторе i_б.к, при температуре t₀ / 2, табл LVI /:

i_б.к,=2658.9410³ Дж/кг;

Среднюю температуру воды найдём по формуле (38):

t_ср.в.=(84.3+13)/2=48.65 С

Удельная теплоёмкость воды с_в при температуре t_ср.в. (Приложение 2, п.3):

с_в=4186 Дж.(кгК)

кг/с

3.4.2. Диаметр барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора определим из уравнения расхода:

(45)

где  - плотность паров, кг/м³;

 - скорость паров, м/с.

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

Возьмём:

=21 м/с

Плотность паров  при температуре t₀ / 2, табл. LVI /

=0.317 кг/м³

м

3.4.3. Выбор барометрического конденсатора.

Выбираем конденсатор с диаметром, равным расчётному, или ближайшему большему / 3, приложение 4.6 /.

Барометрический конденсатор: внутренний диаметр d_б.к.=800 мм

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

3.4.3. Высота барометрической трубы

Скорость воды в барометрической трубе равна:

(46)

Плотность воды _в при температуре t_к (Приложение 2, п.1):

_в=969.545 кг/м³

Высота барометрической трубы / 3, формула 4.24 /:

(47)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

 - сумма коэффициентов местных сопротивлений;

 _тр - коэффициент трения в барометрической трубе;

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

Вакуум в барометрическом конденсаторе В, Па;

В=Р_атм - Р₀ (48)

В=(1 - 0.674)9.8110⁴ = 3.19810⁴ Па

Сумма коэффициентов местных сопротивлений :

(49)

где _вх, _вых - коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения _тр зависит от режима течения жидкости, определим режим течения воды в барометрической трубе:

(50)

Коэффициент динамической вязкости воды _в при t_k (Приложение 2, п.2)

_в=3.38410^-4 Пас

При таком значении Re, коэффициент трения _тр равен / 2, рис 1.5 /.

=0,0132

По формуле (47):

Откуда находим высоту барометрической трубы:

3.5. Расчет производительности вакуум-насоса.

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

G_возд = 2.5 10^-5(W+ G_в) + 0,01W (51)

где 2.5 10^-5 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;

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

G_возд = 2.5 10^-5 (3.336+ 25.776) + 0.013.336=0.034 кг/с

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

(52)

где R – 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 /:

t_возд = t_н + 4 +0,1(t_к – t_н) (53)

t_возд= 13 + 4 + 0,1(84.3 – 13) = 24.13 С

Давление воздуха Р_возд. равно:

Р_возд=Р₀ - Р_п (54)

где Р_п – давление сухого насыщенного пара при температуре t_возд / 2, табл LVI /

Р_п=0.03082 ат

Р_возд=(0.674-0.03082)9.8110⁴=6.3110⁴ Па

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

м³/с = 2.75 м³/мин

Зная объемную производительность V_возд и остаточное давление Р₀ по таблице / 3, приложение 4.7 / выбираем вакуум-насос:

Таблица 4. Характеристика вакуум-насоса типа ВВН

.

Типоразмер	Остаточное давление, Мм.рт.ст	Производи-тельность, м3/мин	Мощность на валу, КВт
ВВН-3	75	3	6.5