2015-07-03
2246
Поверхностные конденсаторы. Если пар, поступающий на конденсацию, является перегретым, то процесс конденсации складывается из трех стадий: охлаждение перегретого пара от его начальной температуры t 1н до температуры насыщения t нас; конденсация насыщенного пара при постоянной температуре насыщения; охлаждение конденсата до заданной температуры t 1к.
Таким образом, общая тепловая нагрузка конденсатора Q представляет собой сумму количества теплоты, отнимаемого при охлаждении перегретого пара до температуры насыщения 
, при конденсации насыщенных паров 
и при охлаждении конденсата 
. (49)
Обозначив расход охлаждающей воды W, ее начальную температуру t 2н и конечную температуру t 2к, запишем уравнение теплового баланса
, (50)
причем
; (51)
; (52)
, (53)
где D – расход конденсирующегося пара; с в, с п и с к – удельные теплоемкости воды, перегретого пара и конденсата соответственно; r – удельная теплота конденсации насыщенного пара.
Поверхность теплообмена конденсатора
, (54)
где 
– коэффициент теплопередачи при охлаждении перегретого пара от его начальной температуры t 1н до температуры насыщения t нас; 
– коэффициент теплопередачи при конденсации насыщенного пара при постоянной температуре насыщения; 
– коэффициент теплопередачи при охлаждении конденсата до заданной температуры t 1к.
|
|
|
Средняя разность температур составляет:
для зоны охлаждения перегретого пара
, (55)
где 
и 
,
для зоны конденсации
, (56)
где 
и 
,
для зоны охлаждения конденсата
, (57)
где 
и 
.
Необходимые для расчета средних разностей температур по зонам граничные температуры tx 1 и tx 2 определяют из уравнений теплового баланса по воде для крайних зон:
, 
, (58)
откуда
(59)
и
, (60)
причем
. (61)
Максимальное разрежение, достигаемое в конденсаторе, зависит от расхода охлаждающей воды и ее температуры.
Барометрические конденсаторы. Если расход конденсируемого пара составляет G, кг/с, его плотность r, кг/м3, и скорость, отнесенная ко всему сечению аппарата, равна w п, м/с, то из уравнения расхода диаметр D, м, барометрического конденсатора будет
. (62)
При остаточном давлении в конденсаторе (0,01…0,02 МПа) рекомендуется принимать скорость пара w п = 10…15 м/с.
Расход охлаждающей воды определяется из уравнения теплового баланса
, (63)
где I п – энтальпия пара; W, t 2н, t 2к – расход воды, ее начальная и конечная температуры.
Как следует из уравнения (63),
. (64)
Для более полного теплообмена между паром и водой температура последней на выходе из конденсатора должна быть возможно ближе к температуре пара; практически указанная разность температур составляет не менее 3 °С.
Конечную температуру воды обычно проверяют при принятом (по нормалям) числе тарелок и расстоянии между ними, по изменению температуры воды от тарелки к тарелке. Такой приближенный тепловой расчет барометрических конденсаторов приводится в специальной литературе.
|
|
|
Расчет барометрической трубы сводится к определению ее диаметра и высоты. Принимая скорость смеси воды и парового конденсата w в пределах 0,5…1,0 м/с, находят диаметр трубы, м, из уравнения расхода
. (65)
Высота трубы, определяемая от нижнего края корпуса аппарата до уровня жидкости в барометрической емкости, складывается из высоты водяного столба Н вак, соответствующей разрежению в конденсаторе и необходимой для уравновешивания атмосферного давления; высоты Н гидр, отвечающей напору, затрачиваемому на преодоление гидравлических сопротивлений в трубе и создание скоростного напора w 2 / 2 g воды в барометрической трубе. Кроме того, высоту трубы обычно принимают с запасом, равным 0,5 м, чтобы обеспечить бесперебойную подачу пара в конденсатор при уменьшении в нем разрежения вследствие увеличения атмосферного давления. Таким образом,
, (66)
причем
, (67)
где В – разрежение в конденсаторе, мм рт. ст.
Потерю напора определяют, задаваясь высотой трубы Н тр и принимая сумму коэффициентов местных сопротивлений равной 
= 1,5. Отсюда
, (68)
где l – коэффициент трения.
После расчета Н тр по формуле (66) принятую в уравнении (68) величину Н тр уточняют методом последовательных приближений.
Количество отсасываемого воздуха и неконденсирующихся газов G возд, кг/с, зависит от содержания его в конденсируемом паре и от подсоса воздуха через неплотности во фланцевых соединениях. Воздух и неконденсирующиеся газы из барометрических конденсаторов удаляют через ловушку-брызгоуловитель вакуум-насосами.
