Расчет барометрического конденсатора

Расход охлаждающей воды определяют из теплового баланса конденсатора:

, (3.47)

где - энтальпия паров в барометрическом конденсаторе, Дж/кг; - начальная температура охлаждающей воды, ; - конечная температура смеси воды и конденсата, ; - расход вторичного пара (см. табл. 3.1), кг/с; - теплоемкость воды, .

По (/1/, табл. LVI, стр. 548) находим, что при , . По заданию . Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора должна быть 3-5 К, поэтому принимаем . Теплоемкость воды принимаем равной .

Диаметр барометрического конденсатора определяется из уравнения расхода:

d_бк= (3.48)

где W = 3,334 кг/с –количество выпариваемой воды; r = 0,4147 кг/м³ – плотность паров в барометрическом конденсаторе (/1/ табл LVII стр. 549); υ = 20 м/с – скорость паров в барометрическом конденсаторе

d_бк= = 0,715 м

По расходу вторичного пара и диаметру барометрического конденсатора по (/3/, табл. 2.3, стр. 17) выбираем барометрический конденсатор смешения, диаметром d_бк= 800 мм, с диаметром труб d_тр= 25*2 мм.

Высота трубы:

, (3.49)

- сумма коэффициентов местных сопротивлений; - коэффициент трения; 0,5- запас высоты на возможное изменение барометрического давления.

Принимаем (/8/, стр. 365).

В = Р_атм – Р_о = 101300 – 67994 = 33306 Па

Режим течения жидкости:

Re= (3.50)

где r_с– плотность смеси; μ_с – коэффициент динамической вязкости, при температуре t_кон = 84,2 °С.

Плотность смеси находим по формуле (3.7):

r_с=1000 – 0,062·84,2 – 0,00355·84,2 = 971кг/м³

Коэффициент динамической вязкости

, (3.51)

μ_с=0,59849·(43,252+84,2)^-1.5423=3,38829·10^-4 Па·с

Рассчитываем скорость смеси воды и парового конденсата в барометрической трубе:

ω = (3.52)

ω= = 0,8905 м/с

Re=

По (/1/, табл. ХΙΙ, стр. 519) принимаем среднее значение шероховатости стенки трубы е = 0,2 мм, тогда отношение d_e/е = 25/0,2 = 125

По (/1/, рис. 1.5, стр. 22) находим, что при таких Re и d_e/е коэффициент трения равняется .

Подставляя найденные значения в формулу (3.) и получаем:

откуда 4,11967 м.

Выбираем барометрический конденсатор диаметром , двухходовый, с высотой труб 4110мм.

Расчет вакуум-насоса

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

, (3.53)

где - 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:

, (3.54)

где - универсальная газовая постоянная R = 8,314 ; - молекулярная масса воздуха M = 29 кг/кмоль; - температура воздуха, ; - парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.