2. Гідравлічний розрахунок і підбір насосу

2.1. Розраховуємо коефіцієнт тертя толуолу в трубах.

При турбулентному режимі

λ = 0,11(,

Число рейнольдса Rе₂ = 1328,2.

Відносна шорсткість труб:

е = Δ/d_вн = 0,0002/0,1 = 0,002,

де Δ = 0,0002 м – шорсткість труб (табл. 2.6 посібника).

λ₂ = 0,11 = 0,053.

2.2. Сума місцевих опорів [2]:

∑ξ = ξ₁ + ξ₂ + ξ₃ = 0,5 + 1,0 + 9٠0,294 = 4,146.

де ξ₁ = 0,5 – вхід в трубу; ξ₂ = 1,0 – вихід з труби; ξ₃ = А٠В = 1,4٠0,21 = 0,294 – коліно.

Гідравлічний опір трубного простору:

=

= =1178,8 Па.

2.3. Підбір насосу

Потрібний напір насосу

Н = ΔР/(ρ₂g) = 1178,8/(870٠9,8) = 0,138 м.

Об’ємні витрати G_v = G/ρ₂ = 1,389/870 = 0,0016 м³/с.

Підбираємо насос Х8/18 [2], який забезпечує продуктивність 2,4٠10^-3 м³/с й напір 11,3 м.

3. Конструктивний розрахунок

3.1. З’єднання елементів

З’єднання між собою елементів здійснюється за допомогою калачів середнім радіусом 100 мм.

3 .2. Внутрішні труби мають приварні фланці згідно ГОСТ 12820 – 80, конструкція і розміри яких приведені нижче.

d	D	D2	D1	h	n	dб
108	205	170	148	11	4	16

3.3. Розрахунок штуцерів для кожухових труб

Діаметр штуцерів розраховується за рівнянням:

,

де G – масова витрата теплоносія, кг/с;

ρ – густина теплоносія, кг/м³;

w – швидкість руху теплоносія у штуцері, м/с.

Звичайно швидкість руху рідин у трубах та каналах приймають в межах 0,5 – 3,0 м/с, швидкість парів та газів 15 – 30 м/с. Приймаємо швидкість конденсату у штуцері 1 м/с; швидкість пари 15 м/с, тоді:

• діаметр штуцера для входу пари:

d = [0,088/(0,785٠15٠1,65)]^0.5 = 0.067 м;

приймаємо d = 70 мм;

• діаметр штуцера для виходу конденсату

d = [1,389/(0,785٠1٠870)]^0,5 = 0,045 м;

приймаємо d = 50 мм.

Аналогічно п. 3.2 з [8] підбираються фланці для штуцерів кожухових труб.

2.4.3. Розрахунок пластинчастого підігрівача

Розрахувати і підібрати стандартний пластинчатий теплообмінник для підігріву 10 % розчину NаОН від 60 до 100⁰С. Витрата розчину NаОН – 10 000 кг/год. Для підігріву використати насичену водяну пару тиском 0,3 МПа.

Середня температура розчину NаОН t₂ = 0,5/(60 + 100) = 80⁰С. При цій температурі розчин NаОН має наступні фізико – хімічні характеристики [5]: ρ₂ = 1077 кг/м³; с₂ = 3860 Дж/(кг٠К); µ₂ = 0,6٠10^-3 Па٠с; λ₂ = 0,7 Вт/(м٠К).

Температура конденсації водяної пари при тиску 0,3 МПа t₁ = 132,9 ⁰С. Характеристики конденсату при температурі конденсації: ρ₁ = 933 кг/м³; с₁ = 4400 Дж/(кг٠К); µ₁ = 0,147٠10^-3 Па٠с; λ₁ = 0,686 Вт/(м٠К); r = 2171 кДж/кг.

1. Тепловий розрахунок

1.1.Теплове навантаження підігрівача - визначаємо по залежності (2.3):

Q = G₂с₂ (t_2к – t_2п) =

1.2.. Витрата пари - визначаємо з рівняння (2.7):

G₁ = Q/r = 428 889/2171 000 = 0,198 кг/с.