2.7. Теплові розрахунки

Теплові розрахунки проводять з ціллю визначення поверхні теплообміну теплообмінників, які передбачені технологічною схемою.

Поверхню теплообміну F (м²) розраховують із основного рівняння теплопередачі

, (2.77)

де

Q – теплове навантаження апарата, Вт;

K – коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м²∙К);

Δt_сер – середня різниця температур, ºС.

Середню різницю температур знаходять по рівнянню

, (2.78)

де

Δt_б, Δt_м – більша і менша різниця температур на кінцях теплообмінника, ºС.

Якщо < 2, то

. (2.79)

Теплове навантаження визначається з рівняння теплового балансу даного теплообмінного апарата.

Витрату охолоджувальної води G_в розраховують з рівняння

, (2.80)

де

с_в – середня питома теплоємкість води при , Дж/(кг∙К);

t_п, t_к – початкова і кінцева температури охолоджувальної води, ºС.

Далі по F вибирають [8] стандартний теплообмінний апарат.

2.8. Розрахунок діаметру штуцерів

Розраховують тільки ті діаметри штуцерів, через які проходять знані по величині матеріальні потоки: штуцера подачі в колону газу і рідини і штуцера виходу з колони газу і рідини.

Діаметр штуцера розраховують по рівнянню

, (2.81)

де

V – об’ємна витрата речовини, м³/с;

w – швидкість руху речовини, м/с.

На основі техніко-економічних розрахунків установлені рекомендовані [3] межі швидкості руху рідин, газів і пари. Значення цих швидкостей наведені в таблиці 2.5.

Таблиця 2.5

Рекомендовані [3] межі швидкість руху рідин, газів і пари

Потік	w, м/с
Гази при натуральній тязі Гази при атмосферному або близькому до нього тиску Рідина при русі самопливом Рідина в напірних трубопроводах Водяна пара при абсолютному тиску Рабс: ≥4,9∙104 Па (0,5 кгс/см2) (1,96 ÷ 4,9)∙104 Па (0,2 – 0,5 кгс/см2)	2 – 4 5 – 20 0,1 – 0,5 0,5 – 2,5 15 – 40 40 – 60

Після розрахунку діаметра штуцера для його виготовлення вибирається [8 і інші] стандартний діаметр труби.

2.9. Рекомендації по підбору насоса і вентилятора (газодувки)

В хімічній промисловості застосовують такі основні типи насосів: відцентрові, поршневі та осьові. Конкретний насос вибирають по розрахунковим напору і потужності при заданій подачі (витраті) рідини, яка переміщається насосом.

Корисну потужність, яка витрачається на перекачування рідини, визначають по формулі

, (2.82)

де

V – подача (витрата), м³/с;

H – напір насоса, м.

Напір розраховують по формулі

Н=(р₂ – р₁)/(ρg)+H_г+h_п, (2.83)

де

р₁ – тиск в апараті, із якого перекачується рідина, Па;

р₂ – тиск в апараті, в який подається рідина, Па;

ρ – густина рідини, кг/м³;

Н_г – геометрична висота піднімання рідини, м;

h_п – сумарні втрати напору в лініях всмоктування і нагнітання.

Потужність, яку повинен розвивати електродвигун на вихідному валу при сталому режимі роботи, знаходять по формулі

N=N_к/(η_н·η_пер), (2.84)

де

η_н, η_пер – коефіцієнти корисної дії відповідно насоса і передачі від електродвигуна до насоса. Дані для η_н представлені в таблиці 2.6.

Таблиця 2.6

η_н насоса

Насос	Відцентровий	Осьовий	Поршневий
К.к.д.	0,4 – 0,7 (малої і середньої подачі)	0,7 – 0,9	0,65 – 0,85
	0,7 – 0,9 (великої подачі)

η_пер в відцентрових і осьових насосах приблизно дорівнює одиниці, а в поршневих 0,93 – 0,98.

В промисловості найбільш поширені відцентрові і осьові вентилятори. В залежності від тиску, який створюється вентиляторами, їх підрозділяють на три групи: низького тиску – до 981 Па, середнього – від 981 Па до 2943 Па і високого – від 2943 Па до 11772 Па. Відцентрові вентилятори охоплюють всі три групи, осьові вентилятори – переважно низького тиску, рідко – середнього.

Потужність, яку споживають вентилятори, розраховують по формулам (2.82) і (2.84). Напір, який вимагає вентилятор (в м стовпа газу) визначають по формулі

Н=(р₂ – р₁)/(ρg)+h_п, (2.85)

де

р₁ – тиск в апараті, із якого засмоктується газ, Па;

р₂ – тиск в апараті, в який подається газ, Па;

ρ – густина газу, кг/м³;

h_п – сумарні втрати напору в лініях всмоктування і нагнітання.

К.к.д. відцентрових вентиляторів складає η_н=0,6 – 0,9; осьових – η_н = 0,7 – 0,9. К.к.д. передачі в вентиляторах, в яких безпосередньо з’єднані вали вентилятора і двигуна складає η_пер=1, а при клинопасовій передачі – η_пер=0,98.