Расчет трехкорпусной выпарной установки непрерывного действия (стр. 5 из 6)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений;

– коэффициент трения в барометрической трубе;

– высота и диаметр барометрической трубы, м;

0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления.

,

где

– коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.

Коэффициент трения

зависит от режима движения воды в барометрической трубе. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

где

– вязкость воды, Па∙с, определяемая по номограмме при температуре воды t_ср.

Для гладких труб при Re = 123250,

2.2 Расчёт производительности вакуум – насоса

Производительность вакуум-насоса G_возд определяется количеством воздуха, который необходимо удалять из барометрического конденсатора:

, (2.4)

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

Объёмная производительность вакуум-насоса

, (2.5)

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль К);

M_в – молекулярнаямассавоздуха, кг/кмоль;

t_в – температура воздуха, ºС;

Р_в – парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температура воздуха

ºС

давление воздуха

, (2.6)

где Р_п – давление сухого насыщенного пара при t_в, Па. При температуре воздуха 27,07ºС, Р_п = 0,038∙9,8∙10⁴ Па.

.

Тогда

Зная объёмную производительность воздуха

и остаточное давление в конденсаторе Р_бк, по каталогу подбираем вакуум-насос типа ВВН – 3мощность на валу .

Удельный расход энергии на тонну упариваемой воды,

,

.

2.3 Определение поверхности теплопередачи подогревателя

Поверхность теплопередачи подогревателя (теплообменника) F_п ,м² определяем по основному уравнению теплопередачи:

, (2.7)

где

– тепловая нагрузка подогревателя, Вт определяется из теплового баланса теплообменника: К_п – коэффициент теплопередачи, Вт/(м К), К_п = 120 ÷ 340;

– средняя разность температур между паром и раствором, ºС;

– количество начального раствора, кг/с, и его теплоёмкость, Дж/(кг∙К);

– начальная температура исходного раствора, ºС;

– температура раствора на выходе из теплообменника, ºС, равная температуре с которой раствор входит в первый корпус.

t_1н = 143,6ºС пар t_1к = 143,6ºС

t_2н = 20ºС раствор t_2к = 129,9ºС

Так как отношение

, то величину определим как среднелогарифмическую:

Тогда поверхность теплообменника

Площадь поверхности теплопередачи теплообменника принимается на 10—20 % больше расчетной величины:

На основании найденной поверхности по ГОСТ 15122 – 79 выбираем кожухоторубчатый одноходовой теплообменник с такими параметрами: площадь поверхности теплопередачи F= 65 м² , число труб n = 283длина труб l = 3 м, диаметр труб 25 х 2 мм, диаметр кожуха D = 600 мм .

2.4 Расчёт центробежного насоса

Основными типами насосов, используемых в химической технологии, являются центробежные, осевые и поршневые. Для проектируемой выпарной установки используем центробежный насос. При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора Н и мощности Nпри заданной подаче (расходе) жидкости Q, перемещаемой насосом. Далее по найденному напору и производительности насоса определяем его марку, а по величине мощности на валу – тип электродвигателя к насосу.

Мощность на валу насоса, кВт,

, (2.8)

где Q – производительность насоса, м³/c;

Н – напор, развиваемый насосом, м;

– к.п.д. насоса, = 0,4 ÷ 0,9;

–к.п.д. передачи (для центробежногонасоса = 1).

Напор насоса

, (2.9)

где Р₁ – давление жидкости для исходного раствора (атмосферное), Па; Р₂ – давление вторичного пара в первом корпусе, Па;

Н_Г – геометрическая высота подъема раствора, м,

Н _Г = 8 ÷ 15 м; h_п – напор, теряемый на преодоление гидравлических сопротивлений (трения и местных сопротивлений) в трубопроводе и теплообменнике, м.

Потери напора

, (2.10)

где

и – потери напора соответственно в трубопроводе и в теплообменнике, м. В связи с громоздкостью расчета потери напора в теплообменнике можно не рассчитывать и принимать их в пределах , в зависимости от скорости движения раствора в трубах теплообменника, длины, количества труб и числа ходов теплообменника;

w – скорость раствора, м/с, w = 0,5 ÷ I,5 м/с;

lиd – длина и диаметр трубопровода, м; l = 10 ÷ 20 м;

– коэффициент трения;

– сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Определим диаметр трубопровода из основного уравнения расхода:

Для определения коэффициента трения

рассчитываем величину Rе:

, (2.11)

где

плотность, кг/м³ и вязкость, Па∙с исходного раствора; при концентрации x = 5%;

Для гладких труб при Re = 49168 по задачнику