Расчёт барометрического конденсатора

Расчёт расхода охлаждающей воды

 

Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора:

 

G_в = (45)

 

Где:

I_б.к­­– энтальпия паров в барометрическом конденсаторе [3], c.548, (Дж/кг);

t_н – начальная температура охлаждающей воды, ( ̊ С );

t_к – конечная температура смеси воды и конденсата, ( ̊ С);

 

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 градусов. Следовательно:

 

t_k = t₀ – 4 (46)

 

t_k= 74, 95– 4 =70, 95( ̊ С)

 

Среднюю температуру воды найдём как среднее арифметическое:

 

t_ср=

 

t_ср= =40, 47( ̊ С)

 

Удельная теплоёмкость воды при средней температуре t_ср = 40, 47( ̊ С) (Приложение А.3)

 

c₀ = 4223, 6 + 2, 476·40, 47·log( ) = 4, 184·10³( Дж/(кг·К));

 

I_б.к= 2617, 5·10³ (Дж/кг)

 

Тогда:

 

G_в = = 14, 12( кг/c)

 

Расчёт диаметра барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора d_б.к определяют из уравнения расхода:

 

d_б.к= )^{0, 5} (47)

 

Где:

r – плотность паров при t₀ [2], c.548, ( кг/м³);

n - скорость паров (15¸ 25), (м/с).

r = 0.14(кг/м³)

 

Тогда:

 

d_б.к= )^{0, 5}= 0, 409(м)

 

Выберем конденсатор с диаметром равным или большим расчётного [3], c.187.

 

Таблица 3 - Параметры выбранного барометрического конденсатора:

Внутренний диаметр dб.к	1000 мм
Условный проход штуцера для барометрической трубы dб.т	200 мм

 

Расчёт высоты барометрической трубы

 

В соответствии с нормалями, внутренний диаметр барометрической трубы d_б.травен 200(мм). Тогда скорость воды в барометрической трубе определяем по формуле:

 

n = (48)

 

n= = 0, 502(м/c)

 

Определим высоту барометрической трубы:

 

H_б.т = (49)

Где:

B – вакуум в барометрическом конденсаторе;

∑ ξ –сумма коэффициентов местных сопротивлений;

λ – коэффициент трения в барометрической трубе;

0.5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления;

 

∑ ξ = ξ _вх + ξ _вых

Где ξ _вх и ξ _вых– коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.

 

∑ ξ = 0.5 + 1.0 =1.5

 

B = P_ваак =P_а-P₀=9, 8·10⁴-27546= 7, 0454·10⁴(Па)

 

Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости.

Определим режим течения по формуле (36):

 

Рассчитаем вязкость воды при температуре t_ср = 40, 47( ̊ С)

 

µ­₀­ = 0, 59849 · (43, 252 +40, 47) ­_­^{-1, 5423­}_­ = 6, 95·10^-4 (Па·с)

 

Определим Re:

Re = = 1, 51533·10⁵

 

Для гладких труб при Re = 1, 551533·10⁵коэффициент трения λ = 0.0165[2], с.22

Подставив в формулу (49) указанные значения, получим

 

H_б.т= (7, 045·10⁴/(992, 244·9, 81)+0, 5+(1+1, 5)·0, 516²/ (2·9, 81)) / (1 - (0, 0165/0, 2) ·0, 516²/ (2·9, 81)) = 7, 672(м)

 

Расчёт производительности вакуум – насоса

 

Производительность вакуум-насоса G_возд определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалить из барометрического конденсатора:

 

G_возд = 2, 5· 10^-5·(W+G_в)+0, 01·W (50)

 

Где:

2.5·10^-5 – количество газа, выделяющегося из 1 (кг) воды

0.01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через не плотности, на 1 (кг) паров.

 

G_возд = 2, 5· 10^-5·( + )+0, 01· = 0, 016(кг/c)

 

Объёмная производительность вакуум насоса равна:

 

V = (51)

 

Где:

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

M_возд­– молекулярная масса воздуха, (кг/кмоль)

P_возд– парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, ( Па).

t_возд- температура воздуха, ( ̊ С)

Температуру воздуха определим по формуле:

 

t_возд = t_н + 4 + 0, 1·(t_к – t_н) (52)

 

t_возд = 10 +4 +0, 1·(70, 95– 10) = 20, 095( ̊ С)

Давление воздуха равно:

P_возд = P₀ – P_п

 

Где:

P_п - давление сухого насыщенного пара (Па) при t_возд = 20, 095( ̊ С), [2] c.548

 

P_п = 0, 0254(кгс/см²)=2490, 8(Па)

 

P_возд = (27546– 2490, 8)= 25055, 2 (Па)

 

Тогда:

V_возд = = 0, 053(м³/с) = 3, 18(м³/мин)

 

Зная объёмную производительность V_возд выбираем вакуум-насос по каталогу [3], c.188:

 

Таблица 4 – параметры вакуум-насоса

Типоразмер	Остаточное давление мм.рт.столба	Производительность м3/мин	Мощность на валу кВт
ВВН- 6			12, 5

 

 

 

 

Выводы по курсовому проектированию

В данном курсовом проекте описан процесс выпаривания раствора NaOH.

В результате проведенных расчетов были выбраны по каталогу следующие аппараты:

- выпарной аппарат: выпарной аппарат с естественной циркуляцией, c вынесенной греющей камерой, с площадью теплообмена F = 224(м²);

- холодильник: теплообменник “труба в трубе” с длиной теплообменной трубы l = 3 (м), диаметром теплообменной трубы 38x4 (мм), диаметром кожуховой трубы 89x5, с площадью поверхности теплообмена F = 0, 346 м²;

- подогреватель: теплообменник “труба в трубе” с длиной теплообменной трубы l = 4, 5 (м), диаметром теплообменной трубы 57x5 (мм), диаметром кожуховой трубы 89x5, поверхностью теплообмена F = 5, 66( м²);

- барометрический конденсатор с диаметром d_б.к= 800 мм и высотой барометрической трубы H_б.т= 7, 67( м);

- вакуум-насос типа ВВН-3.

Подробно был сделан расчет подогревателя. На основании этих расчетов и выбранных по каталогу аппаратов, была составлена технологическая схема.

 

 

 

Литература

1 А. Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. 8-е издание. М.: Химия, 1971. – 784 с.

2 П. Г. Романков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для ВУЗов, 10-е издание. Л.: Химия, 1987. - 576 с.

3 Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию /Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е издание. М.: Химия, 1991. - 496 с.

4 Курсовое проектирование по процессам и аппаратам химической технологии. Краткие справочные данные: Методические указания /ЛТИ им. Ленсовета. – Л.: 1989.40 с.

5 Марков А.В., Маркова А.В. Неразборные теплообменники “труба в трубе” (конструкция и основные размеры): Метод. указания /СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2001. – 30 с.

 

Приложение A

Физические свойства водного раствора NaOH

в зависимости от температуры t(°С) и концентрации x(кг щелочи /кг раствора).

(Расчётные формулы).

t = (0¸ 200) °С.

 

1. Плотность r, (кг/м³):

lgr= lgρ ₀ + (а₀ + а₁·t + а₂·t²)·x,

где r₀ – плотность воды, (кг/м³); а₀ = 0, 393743 а₁ = 0, 00037031; а₂= -0, 0000027164.

ρ ₀ = 1000 – 0.062·t – 0.00355·t².

 

2. Динамический коэффициент вязкости m, (Па с):

lg μ = lg μ ₀ + (d₀ + d₁·t + d₂·t²)·x,

где m₀ – вязкость воды, (Па с); d₀ = 3, 4789, d₁ = -122.35 10^-4, d₂ = 544, 64 10^-9.

m₀ = 0.59849 (43.252 + t)^-1.5423.

 

3. Удельная теплоёмкость С_р, (Дж/(кг К)):

C_р = C_р0 + (В₁+ В₂ x + В₃ t + В₄ t²) x,

где C_р0 - удельная теплоёмкость воды, (Дж/(кг К)); В₁ = 5297, 21, В₂ =6942, 1, В₃ =14, 84,

В₄ = -14, 15 10^-3.

C_р0 = 4223.6 + 2.476 t lg(t/100).

 

4. Коэффициент теплопроводности l, ( Вт/(м К)):

l = l₀ (1 - b x),

где l₀ – коэффициент теплопроводности воды, (Вт/(м К)); b= -0.12884.

l₀ = 0.5545 + 0.00246 t - 0.00001184 t².

 

5. Температура кипения t_кип, (°С):

t_кип= (1669.6 / (10.0888 – lg(P) + lg(a·x² + b·x + 1) )) – 228.4,

где Р – давление, (Па); а = -1, 4, b = -0.982.

⇐ Предыдущая1234

Поделиться:

Популярное:

1. I. Выбор электродвигателя и кинематический расчет
2. II. Расчет зубчатых колес редуктора.
3. II. ТЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЧАСОВ
4. II.VI. Расчеты и обязательства
5. V. Расчет потребности в удобрениях и средствах защиты растений
6. А. Расчёт железобетонных элементов по первой группе
7. Алгоритм проведения расчетов
8. Алгоритм расчета производственной рецептуры на густых опарах.
9. Анализ расчета фильтрационного сопротивления, при притоке жидкости к несовершенной скважине по линейному закону фильтрации
10. Анализ расчетов выбросов в атмосферный воздух
11. Аналитический и синтетический учёт расчётов по налогу на прибыль на предприятии ООО «ФАРЕНГЕЙТ-32»
12. Аналитический метод расчета параметров разноритмичных потоков