6.3.1. Давление газа в мокром газгольдере

разности плотностей окружающего воздуха и газа, находящегося в газгольдере,

возникает сила, направленная вверх или вниз (в зависимости от величины плотности газа). С учетом всех этих действующих сил формула для расчета давления газа в однозвенном газгольдере будет иметь вид

При расчете давления газа в многозвенном газгольдере необходимо учесть вес телескопов и воды, находящейся в желобах гидрозатворов. Для этого к выражению в скобках числителя зависимости (6.5) достаточно добавить их

суммарную массу:

где (mт + mж )i – суммарная масса i -го телескопа и воды в соответствующем гидрозатворе; i, n – номер и число телескопов и гидрозатворов в газгольдере со-

ответственно. Диаметр D принимается для нижнего телескопа, а высота h –

суммарно колокола и телескопов.

Уравнение (6.5) решается методом последовательных приближений, так как величины р и ρг , а также hп и h взаимосвязаны.

6.3.2. Особенности расчета конденсаторов парогазовых смесей

Присутствие неконденсирующихся газов в газообразном винилхлориде

(или абгазов, содержащих ВХ) обусловливает ряд особенностей процесса кон-

денсации и необходимость их учета при расчете поверхностного конденсатора.

В первую очередь это относится к неполной конденсации винилхлорида,

некоторое его количество остается в газовой смеси в соответствии с условиями равновесия при температуре и давлении проведения процесса. В связи с этим составлению и решению уравнения теплового баланса предшествует решение материального баланса процесса конденсации ВХ из газовой смеси. Матери-

альный баланс составляется на общую массу компонентов:

194

где Gо , Gк – расход газовой смеси соответственно в начале и конце процесса,

кг; Gм – расход сконденсировавшегося ВХ, кг/с; yо , ук – массовая доля ВХ в газовой смеси.

При решении уравнений (6.7) и (6.8), кроме величин Gк и Gм находят также расход инертной части газовой смеси Gг и расход винилхлорида в газо-

вой смеси на входе в конденсатор Gпо и на выходе из него Gпк .

Тепловой баланс конденсатора без учета тепловых потерь имеет вид

где Gпо , Gпк – расход ВХ в газовой смеси на входе и выходе конденсатора; Gг –

расход инертных газов в смеси; cп – удельная теплоемкость газообразного (па-

рообразного) ВХ; cг – удельная теплоемкость неконденсирующихся газов;

tо , tк – начальная и конечная температура парогазовой смеси соответственно;

Тепловая нагрузка конденсатора складывается из тепловых потоков, обу-

словленных охлаждением газовой смеси до температуры насыщения и тепло-

той, выделяющейся при конденсации пара. При этом концентрация пара в газо-

вой смеси и ее температура находятся в динамически изменяющихся условиях,

что усложняет расчет конденсатора. Точный расчет может быть выполнен по-

шаговым методом при рассмотрении дифференциально малых изменений па-

раметров газовой смеси с применением компьютерной техники. Известны и инженерные методы расчета процесса конденсации в кожухотрубчатом аппара-

те пошаговым методом с разделением конденсатора на восемь последователь-

ных зон [38], что представляет довольно громоздкую процедуру.

С достаточной для инженерной практики точностью может быть приме-

нен упрощенный метод расчета кожухотрубчатого конденсатора, рассматри-

195

вающий условно раздельно зоны охлаждения газовой смеси и конденсации па-

ра. В этом случае тепловая нагрузка зоны конденсации

При составлении температурной схемы теплообмена, исходя из зонально-

го метода расчета, логично принять следующие допущения:

- зона охлаждения соответствует изменению температуры газовой смеси от начальной tо до температуры насыщения tно , соответствующей начальному значению парциального давления пара (ВХ);

- изменение температуры охлаждающей воды по зонам прямо пропор-

ционально тепловым нагрузкам зон.

Таким образом, изменение температуры хладоагента в зоне охлаждения и конденсации можно рассчитать как

где θ = θк − θо – изменение температуры хладоагента в конденсаторе от на-

чальной θо до конечной θк .

Вторая особенность расчета процесса конденсации винилхлорида из па-

ро-газовой смеси связана со значительным снижением коэффициента теплоот-

дачи по сравнению с величиной, рассчитанной по формуле (2.34) для чистого конденсирующегося ВХ.

Известно [17, 19, 38], что теплоотдача при конденсации паров, содержа-

щих неконденсирующиеся газы (инерты), менее интенсивна, чем теплоотдача при конденсации чистых паров. Например, содержание в водяном паре 1% воз-

духа уменьшает коэффициент теплоотдачи на 60%, а содержание 3% воздуха – на 80%. Дальнейшее увеличение примесей воздуха в меньшей мере влияет на величину коэффициента теплоотдачи.

Указанное явление объясняется тем, что при конденсации паров, содер-

жащих инертные газы, возникает дополнительное термическое сопротивление,

оказываемое инертными газами, скапливающимися у поверхности пленки кон-

денсата. Из графической зависимости [3], учитывающей влияние концентрации инертов в паре на коэффициент теплоотдачи, следует, что уже при содержании инертов более 5% снижение величины коэффициента теплоотдачи постоянно и

196