Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках обычно применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качестве охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 градусов). Смесь охлаждающей воды и конденсата стекает из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянства вакуума в системе из конденсатора с помощью вакуум-насоса откачивают конденсирующиеся газы.

Расход охлаждающей воды G_B определяют из теплового баланса конденсатора:

G_B=W₂(I₂-c-t_K)/[c_B(t_KOH-t_нач)]_;

 где I₂ - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

с_в - теплоемкость воды, Дж/кг°С;

t_нач - начальная температура воды поступающей в барометрический конденсатор, °С, принимаем t_нач равным 18-20°С;

t_кон - конечная температура смеси воды и конденсата, °С.

 

   Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 градусов. Поэтому конечную температуру воды примем на 3 градуса ниже температуры конденсации паров в барометрическом конденсаторе:

    t_кон = t_бк-3.0=61.5-3.0=58.5 °С

 W₂ - количество вторичного пара, поступающий в барометрический конденсатор из 2-го корпуса.

 

             G_b=1.064(2606500-4.19*10³*58.5)/[4.19*10³(58.5-20)]=15,58 kt/c.

Диаметр барометрического конденсатора определяют по формуле:

  D_бк=(W₂/O,785 )⁰;⁵

где р_п - плотность вторичного пара, кг/м³[1,Приложение Б4, Б5];

_п - скорость паров в барометрическом конденсаторе, принимаем равной _п =20 м/с [3, с. 17].

  D_бк =(1.064/0.785*20*0.13)^0,5=0.722 м.

По [1, приложению А10 ] подбираем конденсатор диаметром, равным       D_бк =800mm.

 

 Определяем скорость воды в барометрической трубе

=4(G_в+W₂)/( ),

В соответствии с нормалями, внутренний диаметр барометрической трубы

 равен =300 мм.

=4(15,58+1.064)/(3.14*0,3²*800)=0.295  м/с.

 

 

Высоту барометрической трубы определяем из уравнения

где В - вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;

- сумма коэффициентов местных сопротивлений;

   - коэффициент трения в трубе;

  Н_op - ориентировочная высота и диаметр барометрической трубы, м;

  р - плотность воды, кг/м ;

  0,5 — запас высоты на изменение барометрического давления.

 

             

где , - коэффициенты на входе в трубу и на выходе из нее.

 

               =1.5

Коэффициент трения  зависит от режима течения жидкости.

 

Определяем режим течения воды в барометрической трубе:

,

где р - плотность воды при t_кон=58.5 °С ,   кг/м³;

- вязкость воды при t_кон = 58.5 °С,   Па*с. [3, с. 514].

Среднее значение шероховатости стенок труб с незначительной коррозией e=0,2 мм        [3, с. 514]. Относительная шероховатость d/e=300/0,2=1500. По [3, с. 22] определяем коэффициент трения  =0,023.

Таким образом:

= 8.26 м.  

 

Расчет вакуум—насоса

 

Производительность вакуум-насоса L определяют расходом несконденсированных газов, которые необходимо удалять из барометрического конденсатора:

L=0,025*(W₂+ G_B)/1000+0,01 *W₂;

L= 0,025*(1.064+ 15,58)/1000+0,01 *1.064=11,056* кг/с.

 

Определяем объемную производительность вакуум-насоса:

V=R*(273 + t_в)*L/(M_B*P_B),

где R - универсальная газовая постоянная воздуха,

 R=8310 Дж/кмоль-К;

 М_в - молекулярная масса воздуха, М_в =29 кг/кмоль;

 T_в - температура воздуха, °С;

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

 

Температуру воздуха определяем по уравнению

t_в=t_H+4+0,l(t_к-t_H);

 t_B= 20+4+0.1(58.5-20)=27.85°С.                 .

 Давление воздуха равно:

Рв=Рбк-Рп,

где Р_п - давление сухого насыщенного пара при t_в=27,85°C;

 Р_п =0,039 ат.

 [1,Приложение Б4, Б5].

Р_в=(0,22-0,039)*98000=17738 Па.

V= 8310*(273 + 28.85)*11,056* /(29*17738)=0,0179 м³/с.=1,074м³/мин.

Подбираем вакуум-насос типа ВВН-1,5, n=2,1 кВт, производительностью 1,5 м³/мин, остаточное давление  110  мм рт.ст. [1,Приложение А11],

 

 

                                    

Заключение

В результате проведенного расчета подобран по каталогу выпарной аппарат с поверхностью F= 63 m², барометрический конденсатор D=800 mm, вакуум-насос типа ВВН-1,5, N=2,1 kВт.  

 

 

Список использованной литературы

 

1. Шайхутдинова М.К., Ченцова Л.И.,Борисова Т.В. Процессы и аппараты химической технологии. Расчет выпарной установки: Учебное пособие к выполнению курсового проекта для студентов специальностей 260300,250400,170600,170500,030500 всех форм обучения.- Красноярск : СибГТУ,2005.-80 с.

2. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии.-М.:Химия,1991.-494 с.

3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл. корр.АН России П.Г. Романкова. – 12 –е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 576с.

4. А.Г.Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов. – 10 – е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. сизд. 1973г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2004. – 753с.

                       

⇐ Предыдущая123

Поделиться: