3 Расчет барометрического конденсатора

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

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

Расход охлаждающей воды  определяется из теплового баланса кон-денсатора:

где  – энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, ;  – на-чальная температура охлаждающей воды,  ;  – конечная температура смеси воды и конденсата,  .

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденса-тора должна быть 3 5  . Поэтому конечную температуру воды   на выхо-де из конденсатора примем на 3,5 градусов выше температуры конденсации паров:

 =  – 3,5 = 45,45 - 3,5 = 42,45 .

Тогда

Диаметр барометрического конденсатора определяют из уравнения расхода:

43

где – расходвыпаренной воды в третьем корпусе,    – плотность паров, ;  - скорость паров, .

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 104 Па скорость паров = 15 25 м/c. Тогда

По нормалям НИИХИММАШа [14] подбираем конденсатор диаметром, равным расчетному или ближайшему большему значению. Определяем его основные размеры. Выбираем барометрический конденсатор диаметром = 500 мм.

В соответствии с нормалями, внутренний диаметр барометрической трубы равен 125 мм. Скорость воды в барометрической трубе:

Высота барометрической трубы:

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; – сумма коэффици-ентов местных сопротивлений; – коэффициент трения в барометрической трубе; 0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давле-ния, м.

B = P_атм P_бк = 9,8 ^. 10⁴ 1,0 10⁴= 8,8 ^. 10⁴ Па.

г

44

де – коэффициенты местных сопротивлений на выходе в трубу и на выходе из нее.

Коэффициент трения зависит от режима течения жидкости. Опреде-лим режим течения воды в барометрической трубе:

Для гладких труб при Re = 83333,3 коэффициент трения = 0,019.

Подставим в указанные значения, получим:

Отсюда находим = 10,1 м.

45

4 Определение толщины тепловой изоляции

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

где =9,3+0,058 - коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м² ∙К); – температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха), ; – температура изоляции со стороны аппарата, ; – температура изоляции окружающей среды (воздуха), ; – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, .

Ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции принимаем равной температуре греющего пара .

Рассчитаем толщину тепловой изоляции 1-го корпуса при = 40 (так как аппарат работает в закрытом помещении):

В качестве материала для тепловой изоляции выбираем совелит (85% магнезии 15% асбест), имеющий коэффициент теплопроводности, равный = 0,09 Тогда при =142,9 , =20 :

Примем толщину тепловой изоляции 0,055 м, для второго и третьего корпусов также.

46