Расчёт диаметра конденсатора

 

Диаметр конденсатора определяется по формуле (26) при скорости пара 10 – 15 м в сечении, не занятом тарелками, и 20 – 25 м в самом узком месте.

м.

 

Расчёт числа тарелок в барометрическом конденсаторе

 

Расчётным является следующее критериальное уравнение

 

 , (29)

 

где  - эквивалентный диаметр потока;

b – ширина тарелки, м;

 - толщина струи, м;

w₀ – начальная скорость истечения струи, м/с;

 - температура насыщения, ^оС;

 и  - температура входа и выхода воды с тарелки, ^оС;

Н – высота струи (расстояние между тарелками).

Принимаем Н = 0, 5 м.

Уравнение (29) даёт возможность рассчитать нагрев воды при перетекании с тарелки на тарелку и количество сконденсировавшегося при этом пара.

Последовательно проводя расчёт от тарелки к тарелке, начиная с верхней, устанавливаем количество тарелок, необходимое для нагрева охлаждающей воды в конденсаторе до температуры 62 ^оС.

Покажем последовательность расчёта одной тарелки.

При известном диаметре конденсатора найдём расстояние от образующей до среза тарелки [11] l и ширину тарелки b:

 мм = 0, 406 м.

 м.

 

По формуле водослива найдём высоту слоя воды на первой тарелке:

 

 м. (30)

 

Начальная скорость истечения струи равна

 

 м/с. (31)

 

Средняя скорость струи

 

 м/с (32)

 

и толщина струи

 

 м. (33)

 м

, откуда при  ^оС и  ^оС получаем

 ^оС.

После этого рассчитывается количество тепла, воспринимаемого водой на первой тарелке:

 

, (34)

 

количество сконденсировавшегося пара

 

 кг/с (35)

 

и количество воды, стекающей на вторую тарелку

 

 кг/с.

 

Аналогичным образом рассчитываются остальные тарелки. Результаты расчёта приведены в таблице 6.

Приближённо число тарелок можно подсчитать (при условии одинакового расстояния между тарелками) по формуле [11, с. 251]:

 

, (36)

 

что соответствует результатам расчёта методом от тарелки к тарелке.

 

Расчёт размеров барометрической трубы

 

Диаметр барометрической трубы рассчитывается по уравнению расхода (26) при скорости воды 1 м/с, и расходе жидкости W₂+z:

 м

 

Расчетный диаметр округляем до d_ТР=500 мм.

Высота трубы складывается из высоты водяного столба Н_вак, соответствующей разрежению в конденсаторе и необходимого для уравновешивания атмосферного давления; высоты Н_гидр, отвечающей напору, затрачиваемому на преодоление гидравлического сопротивления в трубе и созданию скоростного напора w²/2g воды в барометрической трубе.

 

Таблица 6 - Результаты расчёта тарелок барометрического конденсатора

Nтарелки	Количество стекающей воды z, кг/с	Высота слоя воды на тарелке, м	w0, м/с	w, м/с	delta, м	dэкв, м	log	t, oC	Q, кДж/с
1	152, 1	0, 243	0, 925	2, 095	0, 107	0, 185	0, 068	26, 10	927, 81
2	152, 4	0, 244	0, 925	2, 095	0, 107	0, 185	0, 068	27, 67	906, 42
3	152, 7	0, 245	0, 925	2, 095	0, 107	0, 185	0, 068	29, 24	885, 03
4	153, 1	0, 245	0, 926	2, 096	0, 108	0, 186	0, 067	30, 81	863, 64
5	153, 4	0, 245	0, 926	2, 096	0, 108	0, 186	0, 067	32, 37	842, 24
6	153, 7	0, 246	0, 926	2, 096	0, 108	0, 186	0, 067	33, 93	820, 87
7	154, 0	0, 246	0, 927	2, 096	0, 108	0, 186	0, 067	35, 55	799, 48
8	154, 4	0, 246	0, 927	2, 096	0, 109	0, 187	0, 066	37, 11	778, 09
9	154, 7	0, 247	0, 928	2, 097	0, 109	0, 187	0, 066	38, 62	756, 69
10	155, 1	0, 247	0, 928	2, 097	0, 109	0, 187	0, 066	40, 23	735, 30
11	155, 6	0, 247	0, 928	2, 097	0, 110	0, 187	0, 066	41, 80	713, 92
12	156, 0	0, 248	0, 928	2, 097	0, 110	0, 187	0, 065	43, 37	692, 53
13	156, 3	0, 248	0, 929	2, 097	0, 110	0, 187	0, 065	44, 93	671, 14
14	156, 7	0, 248	0, 929	2, 097	0, 111	0, 187	0, 065	46, 51	649, 75
15	157, 2	0, 248	0, 929	2, 097	0, 111	0, 187	0, 065	48, 08	628, 35
16	157, 6	0, 249	0, 929	2, 097	0, 112	0, 188	0, 065	49, 65	606, 97
17	158, 0	0, 249	0, 929	2, 097	0, 112	0, 188	0, 064	51, 22	585, 57
18	158, 4	0, 249	0, 930	2, 097	0, 112	0, 188	0, 064	52, 79	564, 19
19	158, 8	0, 250	0, 930	2, 097	0, 112	0, 188	0, 064	54, 36	542, 80
20	159, 2	0, 250	0, 930	2, 097	0, 113	0, 189	0, 064	55, 91	521, 42
21	159, 6	0, 250	0, 931	2, 097	0, 113	0, 189	0, 064	57, 50	500, 03
22	160, 1	0, 251	0, 931	2, 097	0, 113	0, 189	0, 064	59, 07	478, 64
23	160, 6	0, 251	0, 932	2, 097	0, 113	0, 189	0, 064	60, 68	457, 25
24	160, 9	0, 252	0, 932	2, 097	0, 114	0, 190	0, 064	62, 41	435, 86

 

Кроме того, высоту трубы обычно принимают с запасом, равным 0, 5 – 1 м, чтобы обеспечить бесперебойную подачу паров в конденсатор при увеличении атмосферного давления. Таким образом

 

 м. (37)

 м, (38)

 

где В – разрежение в конденсаторе, мм. рт. ст.

Потерю напора определяют, задаваясь предварительно высотой трубы Н_ТР. Тогда

 

, м, (40)

 

где  - коэффициент трения, определяемый в зависимости от критерия Рейнольдса [8, с. 22]:

 

 

При шероховатости трубы е=0, 2 мм

 

.

Задаём Н_ТР=10 м

 

 м.

 м

 

После второго приближения

 

 м, то есть отличается незначительно.

 

Принимаем Н_ТР = 9 м.

 

Расчёт количества отсасываемого воздуха и мощности, потребляемой вакуум-насосом

 

Эмпирическая формула для расчёта количества отсасываемого из конденсатора воздуха [3]:

 

кг/с. (41)

 

Температура отсасываемого воздуха

 

 ^оС. (42)

 

Объём отсасываемого воздуха

 

 м³/с, (43)

а ,

где р_а и р_п – парциальные давления пара и воздуха в конденсаторе, кг/м².

Парциальное давление пара определяется по паровым таблицам при температуре t_возд.

 

 кгс/см² = 44, 14 кг/м².

 кгс/см² = 755, 37 кг/м².

кг/м².

 м³/с.

 

Мощность поршневого вакуум-насоса может быть рассчитана по формуле [5]:

 

 

где  - к. п. д. вакуум-насоса;

m = 1, 25 – показатель политропы.

 

Расчёт мощности циркуляционных насосов

 

Мощность привода циркуляционного насоса может быть рассчитана по следующему уравнению [5]:

 

, кВт,

 

где G – количество раствора, циркулирующего в контуре выпарного аппарата, кг/ч;

Н – напор, развиваемый насосом, кг/м²;

- плотность раствора, кг/м³;

 - к. п. д. насоса.

Количество раствора, проходящего через поперечное сечение контура, определяется из соотношения

 

, кг/ч,

 

где d_вн – внутренний диаметр греющих труб, м

n – число трубок;

w = 2, 5 м/с – скорость циркуляции раствора.

Принимаем Н = 5000 кг/м²

Для первого корпуса

 

 кг/с.

кВт.

Для второго корпуса

 

 кг/с.

 кВт.

 

Заключение

 

В курсовом проекте рассчитана двухкорпусная прямоточная вакуум-выпарная установка с выносной зоной нагрева и принудительной циркуляцией для выпаривания 42 м³/ч дрожжевой суспензии от 12, 4 до 21% АСВ.

Рассчитаны материальный и тепловой балансы корпусов по методу Тищенко, подобраны стандартные установки – по две ВВУ-126-2860-06 на каждую ступень выпаривания. Произведен конструктивный расчет корпусов: определено необходимое количество кипятильных труб, диаметр греющей камеры, размеры сепарационного пространства, рассчитаны диаметры штуцеров и трубопроводов. Также произведен расчет барометрического конденсатора и мощности циркуляционных насосов для данной установки.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: