Расчет производительности вакуум-насоса

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

(4.25)

где 2,5×10—5 — количество газа, выделяющегося из 1 кг воды; 0,01 — количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров. Тогда Объемная производительность вакуум-насоса равна:

(4.26)

где R— универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль×К); М возд — молекулярная масса воздуха, кг/кмоль; t возд — температура воздуха, °С; Р возд — парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па. Температуру воздуха рассчитывают по уравнению

Давление воздуха равно:

где P п — давление сухого насыщенного пара (Па) при t возд = 27 °С. Подставив, получим:

Тогда

Зная объемную производительность V возд и остаточное давление Р бк, по каталогу [13] подбираем вакуум-насос типа ВВН-25 мощностью на валу N = 48 кВт (см. Приложение 4.6).

В дальнейшем расчету и подбору по нормалям, каталогам и ГОСТам могут подлежать следующие аппараты и их параметры:

1) объем и размеры емкостей для исходного и упаренного растворов;

2) требуемый напор и марка насосов (см. гл. 1);

3) конструкция и поверхность теплообменника-подогревателя (см. гл. 2);

4) диаметры трубопроводов и штуцеров (см. гл. 1);

5) конденсатоотводчики (см. гл. 2);:

6) циркуляционные насосы для выпарных аппаратов (см. гл. 1). Более полно методы расчета, моделирования и оптимизации выпарных установок, включающих аппараты, указанные в Приложении 4.1, а также выпарные аппараты других конструкций и вспомогательное оборудование, изложены в специальной лите­ратуре [14—22].

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 4.1. Типы выпарных трубчатых аппаратов (по ГОСТ 11987 — 81)

Тип Наименование Исполнение Назначение
  Выпарные трубчатые аппараты с естественной циркуляцией 1 — с сосной двух-ходовой греющей камерой Упаривание растворов не образующих осадка на греющих трубах, а также при незначительных накипеобразованиях на трубах, удаляемых промывкой.
2 — с вынесенной греющей камерой Упаривание растворов, выделяющих незначительный осадок, удаляемый механическим способом
3 — с соосной греющей камерой и солеотделением Упаривание растворов, выделяющих кристаллы, и образующих осадок, удаляемый промывкой
  Выпарные трубчатые аппараты с принудительной циркуляцией 1 — с вынесенной греющей камерой Упаривание вязких растворов или выделяющих осадок на греющих трубах, удаляемый механическим спосбом
2 — с соосной греющей камерой Упаривание вязких чистых растворов, не выделяющих осадок, а также при незначительных накипеобразованиях на трубах, удаляемых промывкой
  Выпарные трубчатые аппараты пленочные 1 — с восходящей пленкой Упаривание пенящихся растворов
2 — со стекающей пленкой Упаривание вязких и термостойких растворов

Шаг и размещение трубок в греющих камерах должно соответствовать размерам, указанным ниже:

Диаметр трубки d, мм    
Шаг разбивки t, мм    

Приложение 4.2.

Основные размеры выпарных аппаратов (по ГОСТ 11987 — 81)

F — номинальная поверхность теплообмена; D — диаметр греющей камеры; D 1 — диаметр сепаратора; D 2 — диаметр циркуляционной трубы; H — высота аппарата; H 1 — высота парового пространства; d — диаметр трубы; l — длина трубы; М — масса аппарата

Техническая характеристика выпарного аппарата с естественной циркуляцией и соосной греющей камерой (тип 1, исполнение 1)

F, м2 D, мм, не менее D 1, мм, не более D 2, мм, не более H, мм, не более M, кг, не более
l = 3000 мм l = 4000 мм
        10 500 1 000
        10 500 1 200
        11 500 2 200
        11 500 3 000
        11 500 4 800
        11 500 6 000
        12 500 8 600
        12 500 13 000
        12 500 21 300

Примечания. 1.

Высота парового пространства H 1 — не более 2000 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1,0 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 ´ 2 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с естественной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 1, исполнение 2)


F, м2 D, мм, не менее D 1, мм, D 2, мм, не болеее H, мм, не более M, кг, не более
l = 4000 мм l = 6000 мм
        12 000 1 700
        12 000 2 500
        12 500 3 000
        12 500 4 700
        13 000 7 500
          13 000 8 500
          13 500 11 500
          13 500 12 000
          14 500 14 800
          14 500 15 000
          15 000 21 000
        15 000 26 500
        15 000 31 800
        16 500 33 000
        17 000 38 300
        17 000 40 000
        18 000 50 000
        18 000 50 000

Примечания. 1. Высота парового пространства H 1 — не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до1,0 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1,0 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 ´ 2 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с естественной циркуляцией, соосной греющей камерой и солеотделением (тип 1, исполнение 3)

F, м2 D, мм, не менее D 1, мм, не более D 2, мм, не более H, мм, не более M, кг, не более
l = 4000 мм l = 6000 мм
        14 500 1 900
        14 500 2 500
        14 500 2 700
          15 500 3 000
          15 500 3 500
          15 500 5 200
          16 000 10 000
          16 000 12 500
          16 000 15 000
          16 500 20 000
          17 500 23 000
        17 500 30 000
        18 000 31 500
        18 000 33 000
        18 000 40 000
        19 000 43 500
        19 000 48 500
        19 000 50 000

Примечания. 1. Высота парового пространства H 1 — не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1,6 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 ´ 2 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с принудительной циркуляцией и вынесенной греющей камерой (тип 2, исполнение 1)

F, м2 D, мм, не менее D 1, мм, не более D 2, не более H, мм, не более M, кг, не более
        19 000 6 000
        19 000 6 600
        19 000 8 300
        21 000 11 300
        21 000 13 000
        21 000 15 500
        23 500 19 000
        23 500 26 500
        23 500 29 800
        25 500 32 000
        25 500 42 000
        25 500 55 000
        25 500 62 000
        25 500 65 000

Примечания. 1. Высота парового пространства H 1 — не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1,0 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 ´ 2 мм, длина l = 6000 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с принудительной циркуляцией с сосной греющей камерой (тип 1, исполнение 2)

F, м2 D, мм, не менее D 1, мм, не более D 2, мм, не более H, мм, не более M, кг, не более
        19 500 6 200
        19 500 7 000
        19 500 9 500
        21 500 14 500
        21 500 15 500
        21 500 20 000
        24 500 22 500
        24 500 28 000
        24 500 36 000
        26 000 44 500
        26 000 55 500
        26 000 69 500
        26 000 87 500
        26 000 112 000

Примечания. 1. Высота парового пространства H 1 — не более 3000 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1,6 МПа. 3. Диаметр трубы d = 38 ´ 2 мм, длина l = 6000 мм.

Техническая характеристика выпарного аппарата с восходящей пленкой (тип 3, исполнение 1)


F, м2 D D 2 H M
при d = 38 ´ 2 мм d =57 ´ 2,5 мм, l = 7000 мм
l = 5000 мм l = 7000 мм
        11 000 2 200
        11 000 3 000
      1 000 11 000 3 600
      1 200 11 000 4 400
      1 400 12 000 5 000
      1 800 12 000 7 000
      2 200 12 000 9 000
      2 400 12 000 10 000
      2 800 12 500 11 500
      2 800 12 500 12 000
      3 000 12 500 13 000
      3 200 12 500 14 000
      3 400 13 000 15 000
      3 600 13 000 18 500
      3 800 13 000 20 000
      4 000 13 500 22 500
      4 500 13 500 24 000
      4 500 13 500 26 000
      5 000 14 000 29 000
      5 000 14 000 31 000
      5 600 14 500 37 800
    5 600 14 500 40 500
    6 300 14 500 42 600
    6 300 15 000 45 400
    6 300 15 000 51 900
    7 000 16 000 60 300
    7 500 16 000 70 200
    8 000 16 500 75 000
    8 500 16 500 83 000
    9 000 17 000 90 000
    9 500 17 000 103 000
    10 000 18 000 120 000
    10 000 18 000 130 000
               

Примечания. 1. Высота парового пространства H 1 — не более 2500 мм. 2. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1,6 МПа.

Техническая характеристика выпарного аппарата со стекающей пленкой (тип 1, исполнение 2)

F, м2 D, мм, не менее D 1, мм, не более H, мм, не более H 1, мм, не более M, кг, не более
l = 4000 мм l = 6000 мм
  12,5     9 000   1 500
        9 000   2 000
  31,5     9 500   2 900
        9 500   3 600
        10 500   5 800
        12 000   8 800
        12 000   10 000
        12 500   13 000
        12 500   15 000
        13 500   20 000
        15 000   23 500
      15 000   30 500
      16 000   32 500
      16 000   35 500
      16 000   40 000
      17 000   45 500
      17 000   51 000
      18 000   58 500

Примечания. 1. Условное давление в греющей камере — от 0,014 до 1,6 МПа, в сепараторе — от 0,0054 до 1,0 МПа. 2. Диаметр трубы d = 38 ´ 2 мм.

Приложение 4.3. Поверхностное натяжение s (Н / м) и плотность r (кг / м3) некоторых водных растворов при различных концентрациях [в %(масс.)] и температурах

Раствор Температура s (при t = var) / r (при t = const = 20°C)
5 % 10 % 20 % 50 %
NaOH 20 / 20 74,6×10-3 / 1054 77,3×10-3/ 1109 85,8×10-3/ 1219 — / 1525
NaCl 18 / 20 74,0×10-3 / 1034 75,5×10-3/ 1071 — / 1148 — / —
Na2SO4 18 / 20 73,8×10-3 / 1044 75,2×10-3/ 1092 — / 1192 — / —
NaNO3 30 / 20 72,1×10-3 / 1032 72,8×10-3/ 1067 74,7×10-3/ 1143 79,8×10-3/
KCl 18 / 20 73,6×10-3 / 1030 74,8×10-3/ 1063 77,3×10-3/ 1133 — / —
K2CO3 10 / 20 75,8×10-3 / 1044 77,0×10-3/ 1090 79,2×10-3/ 1190 106,4×10-3/ 1540
NH4NO3 100 / 20 59,2×10-3 / 1019 60,1×10-3/ 1040 61,6×10-3/ 1038 67,5×10-3/ 1226
MgCl2 18 / 20 73,8×10-3 / 1040 — / 1082 —/ 1171 — / —
NH4Cl 18 / 20 73,3×10-3 / 1014 74,5×10-3/ 1029 — / 1057 — / —
KOH — / 20 — / 1045 — / 1092 — / 1188 — / —
CaCl2 18 / 20 73,7×10-3 / 1014 — / 1084 — / 1178 — / —

Приложение 4.4. Вязкость h (м Па×с) некоторых водных растворов при различных концентрациях [в % (масс.)]и температурах

Раствор Концентрация, % m при температуре, °С Раствор Концентрация, % m при температуре, ° С
               
NaOH   1,3 1,05 0,85 KCl   0,99 0,8 0,66 0,48
  2,78 2,10 1,65   1,0 0,83 0,69 0,52
  7,42 5,25 3,86   1,02 0,85 0,72 0,54
NaCl   1,07 0,87 0,71 0,51 NH4NO3   0,96 0,79 0,66 0,5
  1,34 1,07 0,89 0,64   1,0 0,84 0,73 0,53
  1,86   1,33 1,14 0,99 0,77
NA2SO4   1,29 MgCl2   1,5
NaNO3
NaNO3   1,07 0,88 0,72 0,54   2,7
  1,18 1,03 0,86 0,62   10,1
  1,33 1,3 1,17 0,79 CaCl2   1,5
              2,7
              10,1

Приложение 4.5. Температурные депрессии водных растворов при атмосферном давлении

Раствор Концентрация раствора, % (масс.)
                     
CaCl2 1,5 4,5 10,5 14,3 19,0 24,3 30,0 36,5 43,0 60,0
Ca (NO3)2 1,1 2,5 4,3 5,4 6,7 8,3 10,0 13,2 17,2 31,2 49,2
CuSO4 0,3 0,6 1,4 2,1 3,1 4,2
FeSO4 0,3 0,7 1,3 1,6
KCl 1,3 3,3 6,1 8,0
KNO3 0,9 2,0 3,2 3,8 4,5 5,2 6,1 7,2 8,5 11,6
KOH 2,2 6,0 12,2 17,0 23,6 33,0 45,0 60,4 78,8 126,5 190,3
K2CO3 0,8 2,2 4,4 6,0 8,0 10,9 14,6 19,0 24,0
MgCl2 2,0 6,6 15,4 22,0
MgSO4 0,7 1,7 3,4 4,8 7,0
NH4Cl 2,0 4,3 7,6 9,6 11,6 14,0
NH4NO3 1,1 2,5 4,0 5,1 6,3 7,5 9,1 11,0 13,2 19,0 28,0
(NH4)2SO4 0,7 1,6 2,9 3,7 4,7 5,9 7,7
NaCl 1,9 4,9 9,6
NaNO3 1,2 2,6 4,5 5,6 6,8 8,4 10,0 12,0
NaOH 2,8 8,2 17,0 22,0 28,0 35,0 42,2 50,6 59,6 79,6 106,6
Na2CO3 1,1 2,4 4,2 5,3
Na2SO4 0,8 1,8 2,8

Приложение 4.6. Основные размеры барометреческих конденсаторов

Размеры Внутренний диаметр конденсатора d бк, мм
             
Толщина стенки аппарата S              
Расстояние от верхней полки до крышки аппарата a              
Расстояние от нижней полки До днища аппарата r              
Ширина полки b          
Расстояние между осями конденсатора и ловушки:              
             
K 1              
K 2          
Высота установки H              
Ширина установки T              
Диаметр ловушки D              
Высота ловушки h              
Диаметр ловушки D 1          
Высота ловушки h 1          
Расстояние между полками:              
a 1              
a 2              
a 3              
a 4              
a 5              
Условные приходы штуцеров:              
для входа пара (А)              
для входа воды (Б)              
для выхода парогазовой смеси (В)              
для барометрической трубы (Г)              
воздушник (С)          
для входа парогазовой смеси (И)              
для выхода парогазовой смеси (Ж)              
для барометрической трубы (Е)              

Приложение 4.7. Техническая характеристика вакуум-насосов типа ВВН

Типоразмер Остаточное давление, мм рт. ст. Производительность, м3 / мин Мощность на валу, кВт Типоразмер Остаточное давление, мм рт. ст. Производительность, м3 / мин Мощность на валу, кВт
ВВН-0,75   0,75 1,3 ВВН-12      
ВВН-1,5   1,5 2,1 ВВН-25      
ВВН-3     6,5 ВВН-50      
ВВН-6     12,5        

Приложение 4.8. Характеристики осевых циркуляционных насосов для выпарных аппаратов с принудительной циркуляцией раствора

Номинальная поверхность теплопередачи, м2, в трубах длиной 6,0 м, диаметром 38´2 Марка насоса, обеспечивающего скорость циркуляции раствора не менее 2,0 м / с Подача насоса, м3 / с Мощность электродвигателя, кВт Номинальная поверхность теплопередачи, м2, в трубах длиной 6,0 м, диаметром 38´2 Марка насоса, обеспечивающего скорость циркуляции раствора не менее 2,0 м / с Подача насоса, м3 / с Мощно сть электродвигателя, кВт
  ОХ2-23Г 0,111     ОХ6-46Г 0,693  
  ОХ2-23Г » »   ОХ6-54Г 0,971  
  ОХ6-34ГА 0,278     ОХ6-54Г » »
  ОХ6-34ГА » »   ОХ6-70ГС-1 1,75  
  ОХ6-34Г 0,444     ОХ6-70ГС-1 » »
  ОХ6-34Г » »   ОХ6-70ГС-2 2,22  
  ОХ6-46Г 0,693     ОХ6-87Г-2 2,78  

Приложение 4.9. Цена единицы массы выпарных аппаратов, руб / т (из Прейскуранта 23-03, 1981 г.)

Относительная масса труб в общей массе аппарата, % Масса аппарата, т
До 0,35 0,35 – 0,75 0,75 – 1,4 1,4 – 2,3 2,3 – 3,8 3,8 – 5,9 5,9 – 12,0 12 – 20 20 – 35 Более 35
Сталь углеродистая
До 20%                    
                     
                     
                     
                     
                     
                     
Сталь нержавеющая
До 20 %                    
                     
                     
                     
                     
                     
                     

Павлов К. Ф., Романков П. Г., Носков А. А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов. Л.: Химия, 1976. 552 с.

ГОСТ 11987 — 81. Аппараты выпарные трубчатые.

Справочник химика. М. — Л.: Химия, Т. 3, 1962. 1006 с. Т. 5, 1966. 974 с.

Каталог УКРНИИХИММАШа. Выпарные аппараты вертикальные трубчатые общего назначения. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1979. 38 с.

Мищенко К. П., Полторацкий Г. М. Термодинамика и строение водных и неводных растворов электролитов. Изд. 2-е. Л.: Химия, 1976. 328 с.

Воробьева Г. Я. Коррозионная стойкость материалов в агрессивных средах химических производств. Изд. 2-е. М.: Химия, 1975.816 с.

Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. 750 с.

Викторов М. М. Методы вычисления физико – химических величин и прикладные расчеты. Л.: Химия, 1977. 360 с.

Чернышов А. К., Поплавский К. Л., Заичко Н. Д. Сборник монограмм для химико – технологических расчетов. Л.: Химия, 1974. 200 с.

Тананайко Ю. М., Воронцов Е. Г. Методы расчета и исследования пленочных процессов. Киев: Техника, 1975. 312 с.

Теплотехнический справочник. Т. 2. М.: Энергия, 1972. 896 с.

ОСТ 26716 – 73. Барометрические конденсаторы.

Вакуумные насосы. Каталог – справочник. М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1970. 216 с.

Калач Т. А., Радун Д. В. Выпарные станции. М.: Машгиз, 1963. 400 с.

Чернобыльский И.И. Выпарные установки. Киев: Изд. Киевского ун-та, 1960. 262 с.

16. Лебедев П. Д., Щукин А. А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. М.: Энергия, 1970. 408 с.

17. Таубман Е. И. Расчет и моделирование выпарных установок. М.: Химия, 1970. 216 с.

18. Олевский В. М., Ручинский В. Р. Роторно-пленочиые тепло- и массообменные аппараты. М.: Химия, 1977. 206 с.

19. Удыма П. Г. Аппараты с погружными горелками. М.: Машиностроение, 1965. 192 с,

20. Попов Н. П. Выпарные аппараты в производстве минеральных удобрений. М.: Химия, 1974. 126 с.

21. Кичигин М. А., Костенко Г. Н. Теплообменные аппараты и выпарные установки. М.: Госэнерго-издат, 1955. 392 с.

22. Таубман Е. И. Выпаривание. М.: Химия, 1982. 327 с.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: