площадь сечения  межтрубного пространства f_тр=0,050 м²

Проверочный расчет скорости движения в трубе:

Скорость не ниже рассчитанной до этого, таким образом, принимаем этот вариант теплообменного аппарата за окончательный.

 

Расчет блока  создания и поддержания  вакуума

1. Режимные  параметры работы барометрического конденсатора смешения

1.Температура пара на входе в конденсатор.

θ_к=96,3-1,5=94,8°С => Р_б.к=0,858ат [1] , табл. LVI с.548

2.Начальная температура  охлаждающей воды t’_В=20,0°С (место строительства – г.Тамбов) [1], таб. XL

t’_В= θ_к-(2 3)=91,8°С - конечная температура смеси, состоящей из отработанной воды и конденсата, на выходе из конденсатора.

3.Температура  неконденсирующейся паро-газовой  смеси на выходе

Р_п =0,045 ат – парциальное давление конденсируемого пара.

4.Парциальное  давление неконденсирующегося газа определяют согласно закону Дальтона:

Р_г=Р_к-Р_п=0,858-0,045=0,817ат

2. Конструктивные  размеры конденсатора

Технологический расчет конденсатора смешения состоит  в определении материальных потоков, размеров конденсатора, барометрической  трубы, барометрического ящика.

1. Расход охлажд. воды

2. Расчет диаметра конденсатора

r_в = 0,4553 кг/м³ при [1],с. 548-549. таб. LVI; w = (15 25) м/с, примем w=20 м/с

Выбираем по каталогу [8], табл.2, с.41 стандартный барометрический конденсатор с нужными нам параметрами:

Диаметр барометрического конденсатора смешения

Высота конденсатора

Высота цилиндрической части конденсатора

Диаметр штуцера  для барометрической трубы 

Диаметр штуцера  для входа вторичного пара

Диаметр штуцера  для входа охлаждающей воды

Диаметр штуцера  для выхода парогазовой смеси 

Высота ловушки 

Диаметр ловушки 

3. Высота барометрической  трубы

Скорость воды в барометрической трубе:

 

  

 

Найденная скорость воды в барометрической трубе  не должна превышать 1,00 м/с.

4. Расчет высоты барометрической трубы:

Для вычисления коэффициента трения в барометрической  трубе необходимо определить режим течения жидкости по барометрической трубе:

Режим течения  турбулентный, используем формулу Никурадзе:

9.Расчет объема  барометрического ящика

 

Расчет и выбор вспомогательного оборудования выпарной установки

1. Вакуум-насос

Вакуум-насосы предназначены  для отсасывания из конденсатора неконденсирующихся газов (в основном воздуха) и поддержания в нем  заданного рабочего давления. Одновременно с газом отсасывается и водяной пар, находящийся над сводной поверхностью охлаждающей воды в верхнем сечении конденсатора. Таким образом, вакуум-насосы удаляют из конденсатора парогазовую смесь.

Параметры паровоздушной  смеси:

1.Температура  пара на входе в конденсатор.

θ_к=96,3-1,5=94,8°С => Р_б.к=0,858ат [1] , таб. LVI с.548

2.Начальная температура  охлаждающей воды t’_В=20,0°С  (место строительства – г.Тамбов) [1] , таб. XL

t’_В= θ_к-(2 3)=91,8°С - конечная температура смеси, состоящей из отработанной воды и конденсата, на выходе из конденсатора.

3.Температура  неконденсирующейся паро-газовой  смеси на выходе

Р_п =0,045 ат – парциальное давление конденсируемого пара.

4.Парциальное  давление неконденсирующегося газа  определяют согласно закону Дальтона:

Р_г=Р_к-Р_п=0,858-0,045=0,817ат=80120 Па

Производительность  вакуум-насоса определяется количеством  газа, который необходимо удалять  из конденсатора.

1.Массовый поток  отсасываемых сухих неконденсирующихся  газов:

2. Объемная производительность вакуум-насоса равна:

Теоретическая мощность на валу двигателя вакуум-насоса:

Показатель политропы  n=1,2; полное к.п.д. =0,4

Выбираем вакуум-насос типа ВВН-0,75 производительностью 0,75 м³/с с мощностью на валу N=1,3кВт. [4] , c.188 приложение 4.7

 

2. Перекачивающие  насосы

В выпарных установках для подачи исходного раствора в  первый корпус и перекачивания упаренного насоса обычно используют центробежные насосы.

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения  раствора, равную 2 м/с. Тогда диаметр равен: 

 

Выбираем по [4] , c.16 стальную трубу наружным диаметром ,

толщиной стенки и внутренним диаметром трубы .

Фактическая скорость воды в трубе

Принимаем, что  коррозия трубопровода незначительна.

Определение потерь на трение и местные сопротивления

  Þ турбулентный режим.

Принимаем абсолютную шероховатость равной D=2*10^-4м.

Относительная шероховатость:

Определим сумму  коэффициентов местных сопротивлений.

Для всасывающей линии:

1)Вход в трубу  (принимаем с острыми краями) x=0,5

2)Прямоточные  вентили: для d=0,045м  x=0,80; с учетом поправочного коэффициента: x=0,80*0,92=0,74

3)Отводы: А=1, В=0,21; x=АВ=0,21

4)Колена: x=1,1

5)Выход из  трубы x=1

Sx=0,5+2*0,74+2*0,32+2*1,1+1=5,82

Потерянный напор  во всасывающей линии:

Для нагнетательной линии:

1)Отводы под  углом 90° x=0,09

2)Прямоточные  вентили: для d=0,045 x=0,80

3)Выход из  трубы x=1

4)Колена: x=1,1

Сумма коэффициентов  местных сопротивлений в нагнетательной линии:

Sx=2*0,09+3*0,80+1+2*1,1=5,78м.

Общие потери: .

Требуемый напор  насоса:  .

Учтем гидравлическое сопротивление теплообменника:

Коэффициенты местных сопротивлений:

1)Входная и  выходная камеры x=1,5

2)Вход в трубы  и выход из них x=1

3)Поворот на 180° из одной секции в другую x=2,5

Sx=1,5*2+1*4+2,5=9,5

Такой напор  при заданной производительности обеспечивается одноступенчатым центробежным насосом.

Полезная мощность насоса: .

Пусть h_н=0,5, h_пер=1 Þ .

По каталогу [9] стр.38 по характеристике насосов выбираем насос 4АХ-6 с номинальным расходом Q=45 м³/ч, напором насоса Н=45м, с диаметром рабочего колеса 240 мм, допустимым кавитационным запасом 3 мм.ст.жидкости, со скоростью вращения вала 1450 об/мин, коэффициентом полезного действия h_н=0,60, с номинальной мощностью .

 

3. Конденсатоотводчики

Для отвода конденсата, образующегося при работе теплообменных  аппаратов, в зависимости от давления пара применяют различные виды устройств.

При начальном  давлении не менее 0,06 МПа рекомендуется  устанавливать конденсатоотводчики  поплавковые муфтовые, которые надежно работают при перепаде давления более 0,05 МПа при постоянном и переменных режимах расходования пара [7] , c. 3.

Расчет приведен в соответствии с [7] , c. 11.

• Для подогревателя

1. Расчетное количество конденсата после теплообменного аппарата:

G = 1,2··G_макс

Расход греющего пара G_п = 0,381 кг/с

G = 1,2··0,428= 0,46 кг/с=1,65 т/ч

2. Конденсатоотводчики устанавливаются на некотором удалении от теплообменного аппарата, поэтому давление перед конденсатоотводчиком:

Р₁ = 0,95··Р_гр

Р_гр = 0,4 МПа

Р₁ = 0,95··0,6 = 0,38 МПа

3. Давление пара после конденсатоотводчика:

Р₂ =0,5*Р₁ =0,19 МПа

4. Перепад давления на конденсатоотводчике:

DDР = Р₁ - Р₂ = 0,19 МПа=1,94 кгс/см²

5. Условная пропускная способность кондесатоотводчика рассчитывается по формуле