Задача №2

Дано:

Р = 0,06 МПа

D = 4000 кг/ч

Р_ВАК = 370 мм рт.ст.

t₁ = 23⁰С

Найти:

G_В -? d_К -? d_Т -? Н_Т -?

Решение:

1.Определим давление в конденсаторе

Р_К = 9,9∙10⁴ – 4,92∙10⁴ = 4,98∙10⁴ Па

2. Расход охлаждающей воды рассчитаем из уравнения теплового баланса, причем по практическим данным принимаем, что конечная температура воды ниже температуры пара на 3⁰С

где i _П – выбирается по давлению Р;

С_В– удельная теплоёмкость воды, равна 4,19 кДж/кг ^.К.

3. Определим диаметр конденсатора d_К из уравнения массового расхода

где w _П – скорость пара, отнесенная к полному сечению конденсатора, принять равной в пределах 10 - 15 м/с;

ρ_П – плотность пара выбирается по давлению Р.

4. Найдем диаметр барометрической трубы (d_Т) из уравнения массового расхода

где w _В – скорость воды в барометрической трубе, принять равной в пределах 0,5 - 2 м/с;

ρ_В – плотность воды выбирается по конечной температуре t₂.

5. Рассчитаем высоту барометрической трубы

,

где h_ВАК – высота гидростатического столба жидкости в трубе, необходимого для уравновешивания разности между атмосферным давлением (Р_АТ) и давлением внутри конденсатора (Р_К), м

h_ДИН – динамический напор, необходимый для создания движения в трубе воды со скоростью w _В и преодоления всех сопротивлений, м

Определим критерий Рейнольдса

где ν_В – кинематический коэффициент вязкости воды, выбирается по температуре t₂, м²/с.

Коэффициент трения λ для гладких труб в пределах Re = 10⁵ - 10⁸ определяется по формуле Никурадзе

При увеличении атмосферного давления вода может залить штуцер для ввода пара, поэтому высоту трубы принимаем с запасом h_ЗАП = 0,5 м.

h_ТР = 5,1 + 0,18 + 0,5 = 5,78 м

Рис. 1 Барометрический конденсатор

В этом аппарате водяной пар вводят в корпус 1 конденсатора с сегментными перфорированными полками 2. Воду подают на верхнюю полку, откуда она перетекает по полкам 2, имеющим небольшие борта. Основная часть воды вытекает тонкими струйками через отверстия в полках, а остальная перетекает через борт на нижерасположенную полку. При контакте с водой пар конденсируется, вследствие чего в конденсаторе и аппарате создается разрежение. Образовавшаяся смесь конденсата и воды самотеком сливается в барометрическую трубу 3 высотой около 10 м и затем в емкость 4. Барометрическая труба 3 и емкость 4 образуют гидрозатвор, который препятствует проникновению воздуха в аппарат. Из емкости 4 воду удаляют в линию оборотной воды или канализацию. Несконденсировавшийся воздух, находившийся в паре и охлаждающей воде, пропускают через ловушку 5 и откачивают вакуум-насосом.