2. Диаметр конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора d_6к определяют из уравнения расхода

d_бк = √4w₃/pπv = √4*0.62/0.1092*3.14*20 = 0.6 м

где - плотность паров, кг/м³; v - скорость паров, м/с.

При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па ско­рость паров v = 15-25 м/с.

Выбираем барометрический конденсатор диаметром d_бк = 600 мм.

3. Высота барометрической трубы

В соответствии с нормалями, внутренний диаметр барометри­ческой трубы d_бт равен 300 мм. Скорость воды в барометрической трубе:

v = 4(G_в + w₃)/pπd²_бт = 4(7 + 0.62)/1092*3.14*0.3² = 0.1 м/с

Высота барометрической трубы:

B = P_атм – P_бк = 111.5 – 16.4 = 95.1 кПа

Σξ = ξ_вх + ξ_вых = 0.5 + 1 = 1.5

Коэффициент трения λ зависет от режима течения жидкости, определяем режим течения воды в барометрической трубе:

Re = v_вd_бтp_в/η_в = 0.1*0.3*1092/0.5*10^-3 = 6.5*10⁴

Для гладких труб:

λ = 0.316/Re^0.25 = 0.316/65000^0.25 = 0.02

H_бт = 95.1*10³/1092*9.81 + (1 + 1.5 + 0.02H_бт/0.3)v_в²/2g + 0.5

H_бт = 9.42 м

7. Расчет производительности вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса определяется коли­чеством газа (воздуха), который необходимо удалять из барометриче­ского конденсатора:

G_возд = 2.5*10^-5 (w₃ + G_в) + 0.01w₃ = 2.5*10^-5(0.62 + 7) + 0.01*0.62 = 6.4*10^-3 кг/с

где 2,5*10^-5 - количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0,01 - количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров.

Объемная производительность вакуум-насоса:

V_возд = [R(273 + t_возд)G_возд]/M_воздP_возд = [8310(273 + 33.2)6.4*10^-3]/29*11.22*10³ = 0.05 м³/с = 3 м³/мин

R = 8.31 Дж/моль*К

М_возд = 29 кг/моль

t_возд = t_н + 4 + 0.1(t_к – t_н) = 24 + 4 + 0.1(76 – 24) = 33.2 °С

P_возд = P_бк – P_п = 16.4 – 5.18 = 11.22 кПа

Зная объемную производительность V_возд и остаточное давле­ние Р_бк, по каталогу подбираем вакуум-насос типа ВВН-3

Остаточное давление	75	мм.рт.ст.
Производительность	3	м3/мин
Мощность на валу	6.5	кВт

8. Расчет предварительного теплообменника

Расчет то сводится к определению поверхности теплопередачи в результате совместного решения следующих уравнений:

Q = KF∆t; Q = G_нc_н(t_к – t_н)x₁ .

F = G_нc_н(t_к – t_н)x₁/K∆t

K = 1000 Вт/м²*K

Средняя разность температур определяется как среднелогарифмическая разность температур:

∆t = ∆t_б - ∆t_м/2.3lg(∆t_б/∆t_м) = 73.7/2.3lg (78.7/5) = 26.8 °C

∆t_б = t_г1 – t_н = 102.7 – 24 = 78.7 °С

∆t_м = t_г1 – t_кип = 102.7 – 97.7 = 5 °С

F = 2.2*4200*(76 – 24)*0.144/1000*26.8 = 2.6 м²