5. Расчёт эжектора

Целью расчёта является определение коэффициента эжекции, объёмного расход рабочего пара и диаметра рабочего сопла [25].

Газы разложения и водяной пар из вакуумной колонны проходят через холодильник, в котором конденсируется водяной пар. Далее газы разложения поступают в эжекторы первой ступени эжекции, где конден­сируется водяной пар – эжектирующая среда. Газы разложения поступают во вторую, а затем в третью ступень эжекции. Расходом несконденсировавшегося водяного пара и потерей давления на преодоление местных сопротивлений пренебрегаем [25].

Исходные данные для расчёта:

Давление эжектируемых газов разложения – р_г.р=6 кПа.

Расход эжектируемых газов разложения – G_г.р=400 кг/ч.

Температура эжектируемых газов разложения после предварительного холодильника-конденсатора – t_г.р=30ºС

Давление рабочего пара перед соплом – р_п=600 кПа

Температура рабочего пара – t_п=180ºС

Сжатая смесь сбрасывается в конденсатор-холодильник третей ступени с давлением р_с=110кПа.

Определим степень сжатия откачиваемого газа установки U₀ [26]:

Полная степень сжатия распределяется равномерно между тремя ступе­нями:

= =2,6

По диаграмме [19], по известной найдем коэффициент эжекции ε=0,7

Массовый расход пара на одну ступень определим по формуле:

Определим площадь сечения горловины (критического сечения сопла):

где -показатель адиабаты рабочего пара (для насыщенного пара ), -удельный объем насыщенного пара (при температуре 180˚С )

Для одного эжектора

Диаметр горловины d_k определим по формуле:

Принимаем диаметр горловины 10мм.

Определим площадь выходного сечения сопла по формуле:

Для одного эжектора

Диаметр выходного сечения d₁ сопла равен:

Принимаем диаметр выходного сечения 37мм.

Выберем угол конусности сопла α= 15˚. Площадь сечения диффузора определим по формуле:

где - удельный объем смеси при давлении (принимаем как для насы­щенного пара), ; - поправочный множитель, зависящий от степени сжатия U₁(берем по номограмме[20] )

Диаметр горловины диффузора d₃ равен:

Принимаем диаметр диффузора d3=62мм.

Площадь входного сечения конфузора найдем по формуле [26]:

Диаметр входного сечения конфузора:

Принимаем диаметр d₂=68мм.

Определяем диаметр выходного сечения диффузора d_c:

Принимаем диаметр выходного сечения диффузора d_c=100мм.

Угол конусности конфузора принимаем 5˚, угол конусности диффузора принимаем 6˚ [19]. Длину камеры смешения (расстояние от выходного сечения сопла до горловины диффузора) определим по графику [27].

L_к/d₃=6; L_к=6×62=372мм.

Длину горловины диффузора принимаем L_д=2d₃=2×63=126мм.

3.6 Расчет холодильника воздушного охлаждения

Определим тепловую нагрузку холодильника, т.е. количество тепла, отнимаемого от охлаждаемого продукта за 1 час:

,

где - количество тепла, отнимаемого от охлаждаемого продукта, кДж/ч; – теплосодержание соответственно при температуре начала (Т₁°С) и конца (Т₂ °С) охлаждаемого продукта, кДж/кг, G₁ - ко­личество охлаждаемого продукта, кг/час (таблица 4).

Теплосодержание жидких нефтепродуктов можно рассчитать по формуле Крэга [28].

,

где – относительная плотность охлаждаемого ВДТ (таблица 3); – начальная температура ВДТ, °С (таблица 11).

.

Принимаем температуру ВДТ на выходе с установки Т₂ = 30°С, тогда:

.

Отсюда .

Определим массовый и объемный расход, воспользовавшись уравнением теплового баланса:

,

где – количество подаваемого воздуха, кг/ч; - средние теплоемкости воздуха при постоянном давлении соответственно при начальной (принимаем Т₄ =20°С) и конечной (принимаем Т₃ =160°С) температурах, кДж/кгК [28].

Плотность воздуха при начальной его температуре и атмосферном давлении найдем по формуле:

Принимаем величину теплонапряженности аппарата воздушного охлаждения q=4400 кДж/м²ч [29].

Тогда площадь поверхности теплообмена составит:

Принимаем четыре горизонтальных аппарата воздушного охлаждения со следующими характеристиками [27]:

Площадь теплообмена – 85 м²

Длина труб – 4 м

Внутренний диаметр – 21 мм

Число рядов труб – 4

Число ходов по трубам – 2

Общее количество труб в аппарате – 246 шт

Количество труб в секции – 82 шт

Коэффициент оребрения – 14,6

Запас площади теплообмена:

Запас поверхности теплообмена удовлетворительный.

Секундный расчетный расход воздуха составит:

По расходу воздуха подбираем вентилятор:

Тип колеса – ЦАГИ УК-2М

Диаметр – 2800 мм

Частота вращения – 213 об/мин

Мощность – 3,5 кВт.