Расчет барометрического конденсатора

 

Расход охлаждающей воды определяют из теплового баланса конденсатора:

 

где –расход вторичного пара, кг/с;

–энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг;

–теплоемкость воды,

–конечная температура смеси воды и конденсата, ;

–начальная температура охлаждающей воды, , по заданию

 

По [2] находим при :

 

 

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть , поэтому принимаем .Теплоемкость воды принимаем равной

 

 

 

Диаметр барометрического конденсатора определяем из уравнения расхода:

 

где –плотность паров, кг/м³;

–скорость паров, м/с. Принимаем

 

Плотность паров определяем по паровой таблице из [2]:

 

 

Рассчитаем диаметр барометрического конденсатора по формуле (60):

 

Выбираем конденсатор с диаметром, равным расчётному, или ближайшему большему по [1]:

 

Барометрический конденсатор:

внутренний диаметр

условный проход штуцера для барометрической трубы

 

Найдем скорость воды в барометрической трубе:

 

где – плотность воды, кг/м³,

 

 

Высоту трубы определяем по формуле:

 

где –вакуум в барометрическом конденсаторе, Па,

–сумма коэффициентов местных сопротивлений;

–коэффициент трения в барометрическом конденсаторе;

–запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.

 

Сумма коэффициентов местных сопротивлений

 

где –коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

 

Найдем критерий Рейнольдса (формула (44)). Для этого определим динамический коэффициент вязкости воды при конечной температуре смеси воды и конденсата по формуле (30):

 

 

 

По [1] находим, что при таком коэффициент трения равняется .

 

Подставляя найденные значения в формулу () получаем:

 

 

Откуда

 

Расчет производительности вакуум-насоса

 

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

 

где –количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;

01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров.

 

 

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

 

где –универсальная газовая постоянная ;

–молекулярная масса воздуха M = 29 кг/кмоль;

–температура воздуха, ;

–парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

 

Температуру воздуха рассчитывают по уравнению:

 

 

Давление воздуха равно:

 

где –давление сухого насыщенного пара при

–давление в барометрическом конденсаторе, нашли в 3.2–

 

Методом интерполяции по формуле (6) найдем давление сухого насыщенного пара

 

 

Рассчитаем давление воздуха по формуле (67)

 

 

Объемная производительность вакуум-насоса по формуле (65)равна:

 

 

Зная объемную производительность и остаточное давление по [1] выбираем вакуум-насос типа ВВН-6 мощностью на валу 12.5 кВт.

 

Выводы по проекту

Для осуществления процесса выпаривания раствора MgSO4 выбраны следующие аппараты:

1. Выпарной аппарат с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2) с площадью теплообмена 560 м²

2. Для охлаждения концентрированного раствора используется цепь из 3 теплообменных аппаратов типа «труба в трубе», каждый с площадью теплообмена 0,20 м²

3. Для подогрева исходного раствора используется комплекс из теплообменных аппаратов типа «труба в трубе», каждый с площадью теплообмена 4,05 м²

4. Для создания вакуума в сепараторе выпарного аппарата используются барометрический конденсатор диаметром 1000 мм и длинной трубы м и водокольцевой вакуум-насос ВВН-6 мощностью 12.5 кВт и производительностью 5.01 м³/мин.

На основе выбранных аппаратов представлена технологическая схема процесса выпаривания.