5 Конструктивный расчет
Определим число труб на основании рассчитанной поверхности теплообмена
,
где n – число труб;
– расчетный
диаметр трубы, м. Т.к. термическое
сопротивление внутри трубы больше то
[1, с 25];
l – длина труб, м,
.
Решая уравнение [3, с 154]
,
где a
– число труб на стороне наибольшего
шестиугольника, относительно параметра
a,
находим что для
соответствует значение
Количество труб на диагонали наибольшего шестиугольника [3, с 154]
Для более точного значения величины площади теплообмена центральную трубу исключаем и на каждую сторону большого шестиугольника добавляем ещё по одной трубе (смотреть рисунок 1). Тогда окончательно получаем число труб
Принимаем шаг расположения труб в решётке [3, с 154]
,
где
- наружный диаметр труб, мм.
.
Внутренний диаметр аппарата
Окончательно принимаем из ряда стандартных значений
Рисунок 2 – Трубная решётка
Необходимый объём парового пространства [1, с 26]
,
где
- предельное массовое напряжение парового
пространства,
[1, с 29],
;
- коэффициент,
учитывающий влияние давления в выпарном
аппарате на предельное массовое
напряжение парового пространства.
Принимаем [1, с 30]
;
- коэффициент,
учитывающий влияние уровня раствора
над точкой ввода парожидкостной смеси
в паровом пространстве. Принимаем [1, с
30]
;
- предельное
массовое напряжение парового пространства,
.
Приближённо принимаем для растворов
под атмосферным давлением [1, с 29]
,
.
Тогда
.
Высоту парового
пространства сепаратора принимаем
[1, с 30].
Диаметр корпуса парового пространства сепаратора [1, с 30]
.
Из уравнения расхода жидкости
, (1)
где G
– производительность,
;
- плотность
жидкости в патрубке зависящая от
температуры,
.
Принимаем [2, с 512] на входе в теплообменник
при
,
на выходе при
;
w – скорость движения жидкости в патрубке, м/с. Принимается [1, с 30] V=0.5 м/с;
d – внутренний диаметр патрубка, м,
находим внутренний диаметр патрубка на входе и выходе из выпаривателя соответственно
,
,
.
Тогда используя
формулу (1) приняв в ней значения параметров
для водяного насыщенного пара [2, с 549]
при
,
значение скорости движения пара обычно
принимают около V=10
м/с, тогда определим внутренний диаметр
патрубка подвода греющего пара
.
Аналогично
внутренний диаметр патрубка отвода
конденсата при следующих параметрах
конденсата [2, с 537] при
,
[1, с 30] V=0.5
м/с
.
И используя
формулу (1) приняв в ней значения параметров
для водяного насыщенного пара [2, с 548]
при
,
[1, с 30] V=10
м/с, определим внутренний диаметр
патрубка отвода вторичного пара
.
Окончательно выбираем стандартные штуцера близкими к требуемым размерами и из необходимого материала.
Заключение
В результате расчета выпарного аппарата были определены следующие параметры:
- тепловая нагрузка - Q’=1659.2 кВт;
- расход греющего
пара -
;
- расход вторичного
пара -
;
- внутренний
диаметр обечайки (кожуха) теплообменника
-
;
- размер труб 20х2х8000 мм;
- количество трубок n=42;
- коэффициент
теплопередачи
;
- диаметр парового
пространства сепаратора
;
- высота парового
пространства сепаратора
.
Литература
1 Пищулин В.П., Расчет выпарного аппарата: учебное пособие/ В.П. Пищулин, Л.Ф. Зарипова. – Северск: СГТА, 2009 – 58 с.
2 Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1987. – 576с.
3 Машины и аппараты химических производств под редакцией И.И. Чернобыльского. М., «Машиностроение» 1974, 456 с.
4 Справочные таблицы физико–химических величин.
Приложение А
(справочное)
1 – штуцер подачи исходного раствора; 2 – штуцер отвода конденсата греющего пара; 3 – кожухотрубчатый теплообменник; 4 – штуцер подвода греющего пара; 5 – сепаратор; 6 – штуцер отвода вторичного пара; 7 – штуцер отвода упаренного раствора; 8 – циркуляционная труба
Рисунок 1А – Схема выпарного аппарата с выносной греющей камерой