1.2 Расчет выпарного аппарата

По рассчитанной поверхности нагрева и в соответствии с ГОСТ 11987-66 определяем основные размеры выпарных аппаратов.

1. Количество греющих труб в выпарных аппаратах:

, (2.1)

где d_СР = 0,035 м – средний диаметр труб;

h_ТР = 3,0 м – длина труб.

Таким образом, в греющей камере должны быть расположены 227 труб размером 38 х 3 х 3000 мм. Разбивку и размещение трубок выполняем согласно ГОСТ 11987-66 . Располагаем трубы по вершинам правильных шестиугольников. Шаг разбивки t = 48 мм.

Количество труб, расположенных по диагонали наибольшего шестиугольника:

. (2.2)

Диаметр греющей камеры:

, (2.3)

где d_Н – наружный диаметр греющих труб, м.

Площадь поперечного сечения греющей камеры:

(2.4)

Площадь поперечного сечения циркуляционной трубы:

(2.5)

Диаметр циркуляционной трубы:

(2.6)

Выбираем по ГОСТ 11987-66 ближайшие диаметры греющей камеры и циркуляционной трубы к рассчитанным:

D_К = 1000мм ,

D_Ц = 700 мм .

2. Расчет парового пространства сепаратора.

Объем парового пространства:

, (2.7)

где W_II – количество выпаренной воды во втором корпусе, равное количеству вторичного пара, поступающему в конденсатор, кг/час ;

- плотность пара при Р_ВТII, кг/м³ ;

- напряжение парового пространства, м³/м³ч.

Напряжение парового пространства определяется в зависимости от давления в аппарате. Причем, с увеличением давления напряжение парового пространства уменьшается.

Исходя из условия взаимозаменяемости выпарных аппаратов, определяем объем парового пространства во втором корпусе, т.е. при Р_ВТII = 0,018 МПа.

При этом давление = 0,104 кг/м³.

Напряжение парового пространства при давлении 0,01-0,02 МПа при кипении растворов принимается в пределах 16000-10000 м³/м³ч.

Принимаем:

Диаметр сепаратора определим по допустимой скорости пара в сепараторе:

. (2.8)

Тогда диаметр сепаратора определяется по формуле:

, (2.9)

при W_П = 3,5 м/с,

(2.10)

По ГОСТ 11987-66 принимаем диаметр сепаратора D_С =1200 мм.

Высота парового пространства практически принимается в пределах: Н = (1,0-1,25) D_С. Принимаем высоту парового пространства Н = 1000 мм.

1.3. Расчет барометрического конденсатора

1. Расход охлаждающей воды:

, (3.1)

где t_ВК, t_ВН – конечная и начальная температуры охлаждающей воды, ⁰С ;

i - энтальпия вторичного пара, кДж/кг ;

С_В- теплоемкость воды, кДж/кг^.0С.

Принимаем, что t_ВК = t_КОНД – 3,0 = 60 – 3,0 = 57 ⁰С , t_ВН = 20 ⁰С,

2. Диаметр барометрического конденсатора:

, (3.3)

где - плотность пара при температуре конденсации t_КОНД ;

W_ПК – скорость пара в конденсаторе, которая принимается W_ПК = 30-50 м/с, = 0,0979кг/м³ – при температуре конденсации t_КОНД= 57 ⁰С.

Тогда

.

По таблице выбираем D_Б = 500 мм.

3. Диаметр барометрической трубы:

, (3.4)

где W – скорость воды в барометрической трубе, принимаемая 1,0-1,2 м/с.

.

По таблице и ГОСТ 8734-58 принимаем трубу Ǿ 125 х 3 мм.

4. Высота барометрической трубы:

. (3.5)

Высота столба в барометрической трубе:

, (3.6)

где В – разряжение в конденсаторе, мм рт.ст.

Высота столба воды, создающего динамический напор:

, (3.7)

при Re ≤ 10⁵ .

Принимаем = 0,026; Н_I = h _З + 0,5 м ;

Н = 8,78 + 0,24+ 0,5 = 9,52 м.