Розрахунок діаметра обичайки сепаратора.

Допустиме напруження парового простору, (3.64) [3]:

тут W_атм – допустиме напруження парового простору при р = 0.1 МПа, для розчинів солей – W_атм=1000, кг/(м³·год),

Значення f₁ в залежності від тиску наведені в табл. 3

табл. 3

Абсолютний тиск, Мпа	0,04	0,06	0,08	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,4
f1	0,85	0,87	0,92		1,35	1,7	2,05	2,4	3,1

 

Значення f₂ в залежності від рівня Н розчину над точкою введення паро рідинної суміші в паровий простір наведені в табл. 4

 

табл. 4

Н		0,05	0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5
f2		0,83	0,69	0,59	0,51	0,4	0,32	0,27

 

W^/= 0,85∙1,0∙1000=850кг/(м³∙год),

Об’єм парового простору (сепаратора) випарного апарата, (3.63) [3]:

де W^/ - допустиме напруження парового простору, кг/(м³·год).

W – продуктивність установки по випарюваній воді, кг/год.

V_с=1,067∙3600/850=4,52м³.

Діаметр обичайки сепаратора:[3]

,

де ν_п=7,977 м³/кг - питомий об’єм пари при р=0,0196МПа, w_п=4.4 м/с – допустима швидкість пари в сепараторі.

Приймаємо D_c=1,4м.

 

Уточнюємо швидкість пари в сепараторі [3]:

w_п =(1,067∙7,977)/(0,785∙1,4 ²)=4,49м/с

Критерій Рейнольдса для пари:

Re= w_пd_к ρ_п/μ_п

Re=4.49∙0,0006∙0,128/(12∙10^-6)=28,72.

де d_к=0.0006м-діаметр краплі, ρ_п=0.128кг/м³-густина пари при р=0.02МПа, μ=12 10^-6 Па·с – в’язкість пари при р=0.02МПа.

Так як Re<500,коефіцієнт опору ξ розраховуємо за формулою [3]:

ξ =18,5/28,72^0.6=2,47.

Швидкість витання краплі, (3.65) [3]:

w _вит= =5,29м/с,

де d_к – діаметр каплі, м; ρ_р і ρ_п – густина відповідно рідини і пари, кг/м³; ξ – коефіцієнт опору.

Швидкість руху пари у паровому просторі менша ніж швидкість витання краплі.

6.4. Висоту парового простору визначають за формулою(3.67.a)[3]:

H=(4∙4,52)/(3,14∙1,4²)=2,94 м.

Розраховані розміри випарного апарата відповідають вимогам ГОСТ 11987-81.

6.5. Діаметр вхідної труби D_вх по якій парорідинна суміш поступає із гріючої камери у сепаратор визначається із співвідношення D_с=(3.5-4)D_вх [3]. Таким чином

D_вх=1,4/4=0,35м.

Визначення діаметра штуцерів.

Діаметр штуцерів визначаємо із рівняння витрати. [3]

Приймаємо для розрахунку швидкості руху гріючої пари w_г.п=20м/с, конденсату w_конд=0,5м/с, вторинної пари w_в.п.=50м/с, вихідного розчину w_р1=2м/с, випареного розчину w_р2=0,5м/с.

З довідкових даних знаходимо густини гріючої пари при р=0,16 МПа - ρ_г.п.=0,898кг/м³, вторинної пари при р=0,02МПа вихідного 5% розчину при t=60,7⁰С – ρ=1022кг/м³, випареного 15% розчину при t=79,2°С - ρ=1097,99кг/м³, конденсату при t=137,9°С - ρ_к=1,810 кг/м³. Витрати потоків беремо із матеріальних і теплових розрахунків.

Згідно розрахунків приймаємо стандартні штуцери наступних розмірів:

D_y.мм D_y.мм

Вхід гріючої пари 550 Вихід розчину 50

Вихід вторинної пари 700 Вихід конденсату 100

Вхід розчину 50

Визначення товщини теплової ізоляції

Товщину теплової ізоляції можна визначити за спрощеним рівнянням Q_втр =λ_ізF(t_вн-t_зовн)/δ_із. Втрати теплоти Q_втр ізольованим обладнанням визначають за формулою Q_втр=αF(t_зовн-t_вн) Коефіцієнт тепловіддачі α від внутрішньої поверхні ізоляційного матеріалу в навколишнє середовище – по рівнянню α=9.3 +0.058 t_зовн. [2,4]

Приймаємо, що випарний апарат знаходиться у закритому приміщенні. Температура повітря в приміщенні t_пов=20°С. Приймаємо температуру ізоляції зі сторони навколишнього повітря t=40⁰С.

Вибираємо в якості матеріалу для теплової ізоляції - совеліт (85% магнезії + 15% азбеста), коефіцієнт теплопровідності якого λ=0,09Вт/(м∙К).

Коефіцієнт тепловіддачі:

α=9,3+0,058∙40=11.6Вт/(м²∙К).

Товщина теплової ізоляції:

δ= =0,038м.

де t_конд t_ст=137,9⁰С.

 

 

РОЗРАХУНОК ДОПОМІЖНОГО ОБЛАДНАННЯ

Основна мета даного розрахунку багатокорпусної прямотечійної вакуум-випарної установки є розрахунок і підбір допоміжного обладнання – барометричного конденсатора, вакуум-насосу

Алгоритм розрахунку:

- підбір барометричного конденсатора здійснюємо по розрахованому за рівнянням (3.43) [3]:

діаметру барометричного конденсатора по додатку 3.6 [3]

- підбір вакуум –насосу проводимо, визначивши обємну продуктивність вакуум-насоса за (3.49)[3]:V_газу= R(273+t_газу) G_газу/(М_газуР_газу) і знаючи тиск в барометричному конденсаторі по додатку 3.7.[3]

7.1.Розрахунок барометричного конденсатора суміші.

7.1.1.Витрата охолоджуючої води.

Витрата охолоджуючої води G_в визначають із теплового балансу конденсатора. Параметри вторинної пари визначаємо при тиску р_б.к, який задано в завданні: р=0,02МПа, і_в.п.=2607кДж/кг - питома ентальпія пари; t=59,7°С. Так як температура суміші охолоджуючої води і конденсату t_к на виході із конденсатора на 9°С нижча температури конденсації

t_к=59,7-9=50,7°С.

Tаким чином, згідно (3.42) [3]:

де I_б.к. – ентальпія парів в барометричному конденсаторі, Дж/кг; t_п – початкова температура охолоджуючої води, °С; t_к – кінцева температура суміші води і конденсату, °С, с_в- теплоємність води, Дж/кг, w_і- витрата вторинної пари з останнього корпусу, кг/с.

 

G_в= =11,17кг/с.