3.9 Температурный режим при запуске установки в работу.

Ранее проведённые расчеты отвечают наихудшим условиям работы установки перед её остановом на очистку трубок от накипи. При пуске установки в работу накипь на внутренней поверхности трубок греющей камеры в любом аппарате отсутствует, а, следовательно, условия теплопередачи будут отличаться от ранее принятых.

Коэффициент теплопередачи в этом случае для любого i-того корпуса определяю по формуле:

где α_1i и α_2i – коэффициенты теплоотдачи, которые были рассчитаны для i-того корпуса при наличии в трубках накипи.

1

К= --------------------------------

1/α₁ + δ_ст/λ_ст +1/ α₂

К₁ = 1/(1/6044,498)+(0,002/17,5)+(1/4454,898) = 1983,3557 Вт/м²К

К₂ = 1/(1/4121,303)+(0,002/17,5)+(1/10106,07) = 2193,5789 Вт/м²К

К₃ = 1/(1/2738,197)+(0,002/17,5)+(1/10292,36) = 1734,1632 Вт/м²К

Температурный напор:

∆t_i = Q_i/ К_i*F,

где F – поверхность теплопередачи выбранного по ГОСТу 11987-82 выпарного аппарата.

∆t₁ = 13930570,9 /1983,3557*800 = 8,7797 °C

∆t₂ = 13888651,6/2193,5789 *800 = 7,9144 °C

∆t₃ = 13885150,5/1734,1632 *800 = 10,0085 °C

Рассчитав значения ∆t_i для всех корпусов, составляю температурный режим работы установки на период её пуска, исходя из температуры сокового пара в последнем корпусе рассчитанной на предыдущем этапе приближения.

Таблица 13. Приблизительный температурный режим.

№ корпуса	∆’’’(i-1)i	Температура сокового пара, tic .	∆’ i2	Температура кипения раствора, ti2.	∆ti	Температура греющего пара t ir.
3	0	66,746	1,882033	68,628	10,0085	78,6365
2	2,9	81,5365	0,63062	82,1671	7,9144	90,0815
1	1,2	91,2815	0,4394032	91,7209	8,7797	100,5006

Полученные результаты заношу в таблицу температурный режим работы установки на период ее пуска.

4. Расчет вспомогательного оборудования

Все вспомогательное оборудование выпарной установки (барометрический конденсатор, вакуум- насос, подогреватели раствора и насосы для перекачивания выпариваемого раствора) рассчитываю и выбираю по каталогам для наихудших условий работы, а именно для момента, предшествующего остановки установки.

4.1. Расчет барометрического конденсатора

В выпарных установках для создания вакуума применяют барометрический конденсатор смешения или пароэжекторные установки. При этом конденсация сокового пара последнего корпуса для уменьшения количества загрязненных сточных вод обычно осуществляется в 2 ступени: сначала (80÷90%) пара конденсируются в поверхностном конденсаторе (трубчатом или спиральном), а оставшийся пар конденсируется либо в барометрическом конденсаторе, либо в пароэжекторной установке.

При расчете барометрического конденсатора определяю его размеры и расход охлаждающей воды.

Пересчет расхода вторичного пара, поступающего в конденсатор на давление 0,1 ат.

W_т = c * W_пс √(ρ_т / ρ_пс)

где W_т и ρ_т- расход (кг/с) и плотность (кг/м³) пара при давлении p=0,1 ат.

W_пс и ρ_пс- расход (кг/с) и плотность (кг/м³) сокового пара, выходящего из последнего корпуса установки;

с – коэффициент, учитывающий долевой расход сокового пара, поступающего в барометрический конденсатор (с=0,1÷0,2) [5].

Принимаю с=0,15

Плотность выбираю из учебного пособия [2]:

при Р= 0,1 ат, ρ_т = 0,06686 кг/м³

при t_3c = 66,746°C , ρ_пс = 0,17395 кг/м³

______________

W_т=0,15*5,9288√0,06686/0,17395 = 0,5514 кг/с

По значениям W_т и ρ_т уравнения массового расхода определяю диаметр барометрического конденсатора:

­­________________

D_бк =√W_т / (0.785 * ρ_т * ω)

где ω – скорость пара (находится в промежутке 15-20 м/с по[2]), принимаю равной ω=18 м/с

_____________________

D_бк=√0,5514 /(0,785*0,06686*18) =0,76397 м.

принимаем 800мм

При выборе по вычисленному диаметру барометрического конденсатора из ГОСТа 11987-82 выписываю некоторые его размеры:

Высота установки Н = 5080 мм

Ширина установки Т = 2350 мм

Диаметр ловушки D = 50 мм

Высота ловушки h₁ = 1700 мм

Условные проходы штуцеров

1) для пара d = 350 мм

2) для выхода воды d = 200 мм

3) для выхода парогазовой смеси d = 125 мм

4) для барометрической трубы d = 70 мм

Высоту барометрической трубы находят по формуле:

B Н_бт ω²_в

Н_бт = ------- + (1 + λ------- + ∑ξ ) ------ + 0.5

ρ_B*g d_бт 2g

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

ρ_B – плотность воды, кг/м³;

λ – коэффициент гидравлического трения при движении воды в барометрической трубе;

d_бт - диаметр барометрической трубы, выбранный по ОСТу, м;

∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

ω_В – скорость воды в барометрической трубе, м/с;

0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м;

Расход охлаждающей воды G_B определяю из уравнения теплового баланса барометрического конденсатора:

С * W_пс (J_пс – с_В*t_к)

G_B = ---------------------------

с_В*( t_к – t_н)

где (С * W_пс) – расход сокового пара, поступающего в барометрический конденсатор после поверхностного конденсатора, кг/с;

J_пс – энтальпия сокового пара, Дж/кг;

t_н - начальная температура охлаждающей воды (в пределах 15-25 по [6]);

принимаем t_н=20 °С

t_к - конечная температура смеси воды и конденсата, °С;(принимаем на 3-5°С ниже температуры конденсации сокового пара), t_к =62.13-4 = 58.13 °С

с_В - теплоёмкость воды, Дж/кг*К.

0,15*5,9288*(2620571-4190*58.13)

G_B = ----------------------------------------------------------- = 13,2315 кг/с

4190*(58.13 -20)

тогда скорость движения смеси воды и конденсата в барометрической трубе находят по уравнению массового расхода

ω_B = (G_B + C*W_пс)/ 0,785 ρ_B d²_бт

ω_B = (13,2315+ 0,15*5,9288)/0,785*1000*(0, 3)² = 0,1999 м/с

Величина ∑ξ складывается из коэффициентов местных сопротивлений на входе ξ=0,5 в трубу и на выходе из неё ξ=1 по учебному пособию [4], значение λ для гладких труб находят по графику в зависимости от режима течения жидкости, определяемому критерием Рейнольдса:

Re = ω_B*d_бт*ρ_B / μ_B,

где μ_B – вязкость воды, Па*с при температуре t_k = 58.13, по [4] рассчитываем методом линейной интерполяции:

μ_B = 0,454129*10^-3 Па*с

Re = 0,1999 *0,3*1000 / 0,454129*10^-3 = 132054,9887

Коэффициент гидравлического трения:

λ =0,316/Re^0,25=0.316/(132054,9887)^0,25 =0,0166

83300 Н_бт 0,1999

Н_бт = --------- + (1 + 0,0166--------- + (0,5+1,0)) ------------ + 0,5

1000*9.8 0,3 2*9.8

Н_бт =0,0005643*Н_бт+9,025497

Н_бт = 9,0306 м