3.2.3 Диаметры патрубков

Диаметры патрубков для подвода и отвода пара и жидкости d, м, определяют по уравнению:

(45)

,

где: G –расход, кг/с;

– плотность, кг/м³;

– скорость среды, м/с.

Патрубки для подачи и отвода раствора рассчитывают по первому корпусу, скорость раствора принимают 0,40,8 м/с. Патрубки для отвода конденсата рассчитывают также по первому корпусу, скорость конденсата принимают 0,2  0,5 м/с. Оптимальную скорость пара принимают из соотношения

, (46)

где: – плотность пара, кг/м³.

3.2.4 Расчет толщины тепловой изоляции

Толщина тепловой изоляции d_И находится из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции и в окружающую среду для 1-го корпуса:

(47)

где a_В – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/м^2.К, [7].

a_В = 9,3 + 0,058 ^. t_СТ2, (48)

где t_СТ2 – температура изоляции со стороны воздуха, принимаемая равной 35 ¸ 45 ^оС;

t_СТ1 – температура изоляции со стороны аппарата. Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции t_СТ1 принимают равной температуре греющего пара t_Г1;

t_В – температура окружающей среды, ^оС;

l_И – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/м ^. К.

2. Расчет вспомогательного оборудования

3.3.1 Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках применяют обычно конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подаётся в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 ^ОC). Смесь охлаждающей воды и конденсата выливается из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачиваются неконденси-рующиеся газы.

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

Расход охлаждающей воды G_В определяется из теплового баланса конденсатора:

(49)

где J_БК – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

с_В – теплоёмкость воды, Дж/кг ^. К;

t_Н – начальная температура охлаждающей воды, ^ОC;

t_К – конечная температура смеси воды и конденсата, ^ОC.

Движущая сила теплопередачи на выходе из конденсатора должна быть 3 ¸ 5 ⁰C, поэтому конечную температуру на выходе из конденсатора принимают на 3 ¸ 5 градусов ниже, чем температуру конденсации паров:

t_К = t_БК – 3. (50)

Диаметр конденсатора d_БК, м, рассчитывают по уравнению:

(51)

где r_П – плотность паров в барометрическом конденсаторе, кг/м³;

V_П – скорость паров в барометрическом конденсаторе, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе 1 ^.10⁴ ¸ 2 ^. 10⁴ Па скорость паров V_П принимают 15 ¸ 25 м/c. Полученный диаметр конденсатора округляют до стандартного размера в большую сторону и выбирают [2] размеры сечения тарелки. Высота конденсатора зависит от количества установленных тарелок и расстояния между ними. Расстояние между тарелками принимается равным 350 550 мм.

Обычно количество тарелок равно 67.

Расстояние между тарелками H рекомендуется брать одинаковым, а количество стекающей воды – равным сумме W₃+G_Б, кг/с. Диаметр барометрической трубы d_БТ, м, выбирают согласно приложения И.

Скорость воды в барометрической трубе V_В, м/с, равна

. (52)

Высота барометрической трубы определяется из уравнения:

, (53)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

å – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

• – коэффициент трения в барометрической трубе;

H_БТ, d_БТ – высота и диаметр барометрической трубы, м;

r_В – плотность воды, кг/м³;

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

B = P_АТ – Р_БК , Па.

å =  _ВХ +  _ВЫХ = 0,5 + 1,0 = 1,5.

К высоте барометрической трубы прибавляют 0,51 м на случай увеличения атмосферного давления или колебания разряжения для предупреждения конденсатора от «захлебывания».

Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. Для гладких труб;

при : . При расчете барометрического конденсатора необходимо рассчитать диаметры патрубков для воды и для пара.