Расчёт и выбор вспомогательного оборудования
3.1 Расчёт изоляции
Толщенну тепловой изоляции δ находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:
α в (t ст2- t в)= (λи /δи)(t ст1 – tст2) (3.1)
где α в =9,3+0,058 t ст2 - коэффициент тепло отдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду,Вт/м2 К;
t
ст2-температура
изоляции со стороны окружающей
среды,
С°;
t ст1 - температура изоляции со стороны аппарата t ст1 = t г1, С°;
t в – температура окружающей среды,С°
λи -коэффициент теплопроводности изоляционного материала Вт/м К.
α в = 9,3 + 0,058 40 =11,62 Вт
в качестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии = 15% асбеста), имеющий коэффициент теплопроводности λи =0,09 Вт/м К.
Тогда получим
δи =0,09(210-40)/11,62(40-20)=0,07 м
3.2 Расчёт барометрического конденсатора
Расход охлаждающей воды определяем по формуле:
,
(3.2)
где Iбк — энтальпия паров, поступающих в барометрический конденсатор, Дж/кг;
Wк— расход вторичных паров, поступающих из последнего корпуса, кг/с;
tн — начальная температура воды, С;
tк
— конечная
температура воды, С;
Св — теплоёмкость воды, Дж/кгК.
Диаметр барометрического конденсатора рассчитываем по формуле:
,
(3.3)
где ρп — плотность паров, кг/м3;
ν — скорость паров, принимаем ν = 25 м/с.
По нормалям подбираем барометрический конденсатор с сегментными полками внутренним диаметром Dбк =1600 мм, и внутренним диаметром барометрической трубы dбт = 300 мм.
Скорость воды в барометрической трубе определяем из соотношения:
Высоту барометрической трубы определяем по уравнению:
,
(3.4)
где В — вакуум в барометрическом конденсаторе ;
Σξ — сумма коэффициентов местных сопротивлений;
λ — Коэффициент трения в барометрической трубе;
νв — скорость воды, м/с;
dбт — диаметр барометрической трубы, м;
В =9,8·104 -0,15 104 = 9,65·104 Па;
Σξ = ξвх + ξвых = 0,5 + 1 = 1,5;
Для определения коэффициента трения находим критерий Рейнольдса:
При Re = 1317073 коэффициент трения для шероховатых труб λ = 0,013
3.3 Расчёт производительности вакуум-насоса
Производительность вакуум-насоса Gвозд определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометрического конденсатора:
кг/с
(3,5)
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.
61,39
10-3
кг/с
Объёмная производительность вакуум-насоса равна:
(3,6)
где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль∙К);
Mвозд – молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;
tвозд – температура воздуха, °С;
Рвозд – парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.
Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:
(3,7)
°С
Давление воздуха равно:
Рвозд = Рбк – Рп (3,8)
где Рп – давление сухого насыщенного пара (Па) при tвозд.
Рвозд = Рбк – Рп = 0,305 9,8 104 – 0,04 9,8 104=2,6 104 Па
0,203
м3/с
= 12,2 м3/мин.
Зная объёмную производительность Vвозд и остаточное давление Рбк, по ГОСТ 1867 – 57 подбираем вакуум-насос ВВН-25 мощностью на валу 48 кВт.
