2 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

(16)

где - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м^2··К);

- температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов, работающих в закрытом помещении, выбирают в интервале

35-45⁰С;

- температура изоляции со стороны аппарата;

- температура окружающей среды, ⁰С;

- коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(м²·К).

Рассчитаем толщину тепловой изоляции для 1-го корпуса:

Вт/(м²·К).

В качестве материала для тепловой изоляции выбираем совелит, имеющий коэффициент теплопроводности Вт/(м·К).

Тогда получим:

м.

Принимаем толщину тепловой изоляции 0,04 м и для других корпусов.

3 Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных аппаратах обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре 20 ⁰С. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачивают неконденсирующиеся газы.

Необходимо рассчитать расход охлаждающей воды, основные размеры (диаметр и высоту) барометрического конденсатора и барометрической трубы, производительность вакуум-насоса.

3.1 Расход охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора:

, (18)

где I_бк – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг,

t_н – начальная температура охлаждающей воды, ⁰С;

t_к – конечная температура смеси воды и конденсата, ⁰С.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 град. Поэтому конечную температуру воды t_к на выходе из конденсатора примем на 3 град. Ниже температуры конденсации паров.

⁰С.

Тогда:

кг/с.

3.2 Диаметр конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора d_бк определяют из уравнения расхода:

, (18)

где – производительность по испаряемой воде в первом корпусе, кг/с;

ρ – плотность паров, кг/м³;

υ – скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па скорость паров υ = 15-25 м/с. Примем υ =20 м/с. Тогда:

м.

По нормалям НИИХИММАШа [7] подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или ближайшему большему. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром d_бк = 800мм.

3.3 Высота барометрической трубы

В соответствии с нормалями [7], внутренний диаметр барометрической трубы d_бт равен 300мм. Тогда скорость волы в барометрической трубе:

,

м/с.

Высота барометрической трубы:

, (20)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

λ – коэффициент трения в барометрической трубе;

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

Па.

,

где ξ_вх, ξ_вых – коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения воды в барометрической трубе.

.

При коэффициент трения λ ≈ 0,0195 [2] .

.

Отсюда находим м.