Расчет производительности вакуум-насоса
Производительность вакуум-насоса определяется количеством воздуха (газа), который необходимо удалять из барометрического конденсатора
| (30) |
где 
–количество воздуха, выделяющегося из 1 кг воды, 
– количество воздуха, подсасываемого в конденсатор через неплотности в расчете на 1 кг пара.
Объемная производительность вакуум-насоса равна
| (31) |
где 
– универсальная газовая постоянная, 
– молекулярная масса воздуха, 
– температура воздуха, 
– парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе.
Температуру воздуха рассчитывают по уравнению
| (32) |
Парциальное давление воздуха равно
где 
– давление сухого насыщенного пара при температуре воздуха ( ).
Зная объемную производительность воздуха и остаточное давление в барометрическом конденсаторе, по нормалям подбирают вакуум-насос.
Расчет подогревателя исходного раствора
В качестве подогревателей исходного раствора используются кожухотрубчатые теплообменники. Целью расчета является определение требуемой поверхности теплопередачи теплообменного аппарата для его выбора из каталога. Площадь поверхности рассчитывается с помощью основного уравнения теплопередачи.
В качестве теплоносителей для подогрева исходного раствора в зависимости от условий задания могут быть использованы: первичный греющий пар, конденсат греющих паров, экстра-пар. Количество передаваемого тепла определяется с помощью уравнения теплового баланса.
|
|
|
Средняя разность температур рассчитывается на общих основаниях. Величина коэффициента теплопередачи выбирается по литературным данным. В заключение рассчитывается требуемая поверхность теплообмена и подбирается аппарат.
Расчет насоса для подачи раствора
Насосы для подачи раствора устанавливаются перед первым корпусом прямоточнойвыпарной установки, а также между корпусами противоточной. Насосы подбирают по производительности и напору.Производительность насосов, устанавливаемых между корпусами, определяется из материального баланса данного корпуса.
Потребный напорнасоса для подачи исходного раствора рассчитывают по уравнению
| (33) |
где – давление в аппарате, из которого перекачивается раствор; 
– давление в аппарате, в который подается раствор; – геометрическая высота подъема раствора (при расчете принимают равной высоте выпарного аппарата 
); 
– потери напора в подающем трубопроводе; 
потери напора на преодоление гидравлического сопротивления подогревателя исходного раствора, котороеможет быть принятым равным (5÷10)103 Па.
Потребный напор межкорпусных насосов рассчитывают по аналогичному уравнению без учетагеометрической высоты подъема раствора и потерь на преодоление гидравлического сопротивления подогревателя
|
|
|
Потери напора в трубопроводе определяют по формуле
| (34) |
где 
– коэффициент трения, и – соответственно длина и эквивалентный диаметр трубопровода, 
сумма коэффициентов местных сопротивлений, 
скорость раствора в трубопроводе.
Коэффициент трения зависит от режима течения (критерия Рейнольдса) и относительной шероховатости трубопровода 
, где абсолютная шероховатость трубы. Ориентировочные значения 
: для новых стальных труб – (0,06 ÷ 0,1) мм, для труб с незначительной коррозией – (0,1 ÷ 0,2) мм, для старых загрязненных труб – (0,5 ÷ 2) мм.
Для зоны смешанного трения 
| (35) |
Для зоны, автомодельной по отношению к 
, 
| (36) |
Значения коэффициентов местных сопротивлений, используемых в расчете:
1. Вход в трубу – .
2. Выходиз трубы – 
.
3. Отводкруглого сечения – 
.
Коэффициент зависит от угла , на который изменяется направление потока в отводе:
| Угол , градусы
| 20 | 30 | 45 | 60 | 90 | 110 | 130 | 150 | 180 |
| 0,31 | 0,45 | 0,6 | 0,78 | 1,0 | 1,13 | 1,20 | 1,28 | 1,4 |
|
|
|
Коэффициент зависит от радиуса поворота трубы 
к ее внутреннему диаметру :
| 1,0 | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 15 | 30 | 50 |
| 0,21 | 0,15 | 0,11 | 0,09 | 0,06 | 0,04 | 0,03 |
4. Вентиль нормальный при полном открытии
Диаметр трубы  , мм
| 13 | 20 | 40 | 80 | 100 | 150 | 200 | 250 | 350 |
| 10,8 | 8,0 | 4,9 | 4,0 | 4,1 | 4,4 | 4,7 | 5,1 | 5,5 |
Внутренний диаметр трубопровода рассчитывают по формуле
| (37) |
где – объемный расход раствора, – плотность раствора.
Внутренний диаметр трубопровода, близкий к оптимальному, при перекачивании раствора насосом,находят, задавшисьскоростью в интервале (0,8 ÷ 2,0) м/с во всасывающем трубопроводе и (1,5 ÷ 3,0) м/с в нагнетательном трубопроводе.По найденному диаметру принимают ближайшую по размеру стандартную трубу.
Размеры стандартных труб из углеродистой и нержавеющей стали, применяемых в химической промышленности:
| Наружный диаметр труб, мм | Толщина стенки, мм | материал | Наружный диаметр труб, мм | Толщина стенки, мм | материал | Наружный диаметр труб, мм | Толщина стенки, мм | материал |
| 14 | 2 | У, Н | 48 | 3 | Н | 133 | 4 | У |
| 14 | 2,5 | Н | 48 | 4 | У | 133 | 6 | Н |
| 14 | 3 | У | 56 | 3,5 | Н | 133 | 7 | У |
| 16 | 2 | У | 57 | 2,5 | У | 159 | 4,5 | У |
| 18 | 2 | У, Н | 57 | 3,5 | У | 159 | 5 | У |
| 18 | 3 | У, Н | 57 | 4 | У | 159 | 6 | Н |
| 20 | 2 | Н | 70 | 3 | Н | 159 | 7 | У |
| 20 | 2,5 | Н | 70 | 3,5 | У | 194 | 6 | У |
| 22 | 2 | У, Н | 76 | 4 | У | 194 | 10 | У |
| 22 | 3 | У | 89 | 4 | У | 219 | 6 | У |
| 25 | 2 | У, Н | 89 | 4,5 | Н | 219 | 8 | У |
| 25 | 3 | У | 89 | 6 | У | 245 | 7 | У |
| 32 | 3 | Н | 90 | 4 | У, Н | 245 | 10 | У |
| 32 | 3,5 | У | 90 | 5 | У, Н | 273 | 10 | У |
| 38 | 2 | У, Н | 95 | 4 | У, Н | 325 | 10 | У |
| 38 | 3 | Н | 95 | 5 | У | 325 | 12 | У |
| 38 | 4 | У | 108 | 4 | У | 377 | 10 | У |
| 45 | 3,5 | Н | 108 | 5 | У | 426 | 11 | У |
| 45 | 4 | У | 108 | 6 | Н | - | - | - |
Символ «У» относится к углеродистой стали, «Н» - к нержавеющей.
|
|
|
После выбора стандартной трубы уточняют скорость раствора с помощью уравнения
Подбор конденсатоотводчиков
При отводе конденсата из межтрубного пространства греющей камеры необходимо, чтобы пар, сконденсировавшись и таким образом, передав раствору скрытую теплоту парообразования, был удален в конденсатную линию. Для отвода конденсата в конденсатную линию используют конденсатоотводчики. Главное назначение конденсатоотводчика – выпускать конденсат, но задерживать пар до тех пор, пока он полностью не сконденсируется.Если не использовать конденсатоотводчик, то часть пара, не успевшая сконденсироваться, выйдет в конденсатную линию и будет безвозвратно потеряна. Процесс передачи тепла в греющей камере в этом случае будет крайне неэффективным, т.к. потери пара порой могут достигать 20% и более. Конденсатоотводчик способствует энергосбережению. Пар, попавший в конденсатную линию, кроме того, провоцирует гидравлические удары.
Наиболее распространены поплавковые устройства, действие которых основано на различии плотностей пара и конденсата, и термодинамические конденсатоотводчики.Рекомендуется использовать преимущественно термодинамические конденсатоотводчики, которые устойчиво работают при начальном давлении свыше 0,1 МПа и противодавлении до 50% начального давления. При начальном давлении менее 0,1 МПа рекомендуется устанавливать конденсатоотводчики с опрокинутым поплавком, которые надежно работают при перепада давлений более 0,05 МПа при постоянном и переменном режимах расходования пара.В частности, конденсатоотводчики с опрокинутым поплавком муфтовые чугунные 45ч9нж1-4м и термодинамические 45ч13нж предназначены для автоматического отвода конденсата с температурой до 200°С. Поплавковый конденсатоотводчик устанавливается вертикально, а термодинамический может устанавливаться в любом положении.
При их выборе принимаются условный диаметр прохода и номер седла, обеспечивающие отвод требуемого количества конденсата.
При отводе неохлажденного конденсата в трубопроводе образуется сложный двухфазный пароводяной поток, плотность которого значительно ниже плотности воды. Вследствие этого производительность конденсатоотводчиков, измеренная по холодной воде, не соответствует производительности по горячему конденсату.Чем ниже температура конденсата, тем больше производительность конденсатоотводчика по конденсату приближается к производительности по холодной воде. При ориентировочном определении производительности конденсатоотводчика по горячему конденсату указанную в таблицах производительность по холодной воде уменьшают в два-три раза [13].
Более точный подбор конденсатоотводчика можно выполнить по условной пропускной способности конденсатоотводчика, которая определяется в зависимости от расчетного расхода воды через конденсатоотводчик и перепада давления на нем [12, 14].
При недостаточной пропускной способности конденсатоотводчика в системе будет накапливаться конденсат. В тех случаях, когда необходимо обеспечить большой выпуск конденсата, превышающий производительность серийно выпускаемых конденсатоотводчиков, на конденсатной линии устанавливают поплавковые камеры с закрытым поплавком.
Для обеспечения нормального отвода конденсата, при котором отсутствует его накопление в аппарате, конденсатоотводчик должен быть не только правильноподобран, но и правильно установлен. Конденсатоотводчик должен быть установлен несколько ниже патрубка, отводящего конденсат из аппарата, чтобы обеспечить слив конденсата самотеком. Конденсатопровод, соединяющий его с аппаратом, должен быть вертикальным или наклонным в сторону конденсатоотводчика и не иметь изгибов. Конденсатоотводчики следует устанавливать в непосредственной близости от аппарата. Во всех случаях конденсатоотводчик должен быть снабжен обводной линией (байпасом) для пропуска конденсата при его ремонте.
Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1024; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!