2.7. Распределение полезной разности температур

Полезные разности температур в корпусах установки находим из условия равенства их поверхностей теплопередачи:

, (2.21)

где – общая полезная разность температур выпарной установки;– отношение тепловой нагрузки к коэффициенту теплопередачи в корпусе;i = 1,2,3 – номер корпуса.

Проверим общую полезную разность температур установки:

Поскольку рассчитаны величины тепловых нагрузок, коэффициентов теплопередачи и полезной разности температур по корпусам, следовательно, можно найти поверхность теплопередачи выпарных аппаратов:

Полученные значения поверхности теплопередачи сравниваем с определенной ранее ориентировочной поверхностью F_ор=59,3м². Различие незначительное. Значит, размеры выпарных аппаратов выбраны правильно.

Если разница в поверхности больше 10%, то необходимо выбрать другое значение конструктивных размеров аппаратов (высоты, диаметра и числа труб) и повторить расчет.

По ГОСТ 11987 выбираем аппарат с поверхностью теплообмена F=63м² и длиной труб Н = 4 м. Основные технические характеристики выпарного аппарата представлены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Техническая характеристики выпарного аппарата.

F при диаметре трубы 38х2 и длине Н= 4000мм	Диаметр греющей камеры D, мм	Диаметр сепаратора Dс, мм	Диаметр циркуляционной трубы D2, мм	Высота аппарата На , мм	Масса аппарата m, кг
63	800	1600	500	13000	7500

2.8 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции находим из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции в окружающую среду:

, (2.22)

где – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляции к воздуху, Вт/(м² К) ;– температура изоляции со стороны воздуха,°С; Для аппаратов, работающих внутри помещения выбирают в пределах 35 ÷ 45 ºС, а для аппаратов, работающих на открытом воздухе в зимнее время – в интервале 0 ÷ 10 ºС.;– температура изоляции со стороны аппарата, ºС (температуруt_ст1 можно принимать равной температуре греющего пара, ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции); – температура окружающей среды (воздуха), ºС;– коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/(мК).

В качестве изоляционного материала выбираем совелит, который содержит 85% магнезии и 15 % асбеста. Коэффициент теплопроводности совелита

Толщина тепловой изоляции для первого корпуса:

Такую же толщину тепловой изоляции принимаем для второго и третьего корпусов.

3 Расчет вспомогательного оборудования

3.1 Расчет барометрического конденсатора

Для создания вакуума в выпарных установках применяют конденсаторы смешения с барометрической трубой. В качество охлаждающего агента используют воду, которая подается в конденсатор чаще всего при температуре окружающей среды (около 20 ºС). Смесь охлаждающей воды и конденсата выходит из конденсатора по барометрической трубе. Для поддержания постоянного вакуума в системе вакуум-насос постоянно откачивает неконденсирующиеся газы.

3.1.1 Определение расхода охлаждающей воды

Расход охлаждающей воды G_в (в кг/с) определяем из теплового баланса конденсатора:

, (3.1)

где – энтальпия пара в барометрическом компенсаторе, кДж/кг;– теплоёмкость воды, кДж/(кг К);кДж/(кгК); - начальная температура охлаждающей воды, ºС; ºС- конечная температура смеси воды и конденсата, ºС.

Разность температур между паром и жидкостью на выходе из конденсатора составляет 3 ÷ 5 град., поэтому конечную температуру воды принимают на 3 ÷ 5 град. ниже температуры конденсации паров:

ºС

Тогда

3.1.2 Расчет диаметра барометрического конденсатора

Диаметр барометрического конденсатора ‚ определяем из уравнения расхода

, (3.2)

где – плотность пара, кг/м³ выбираемая по давлению пара в конденсаторе P_бк; – скорость пара, м/с, принимаемая в пределах 15 ÷ 25 м/с.

По нормалям НИИХИММАШа подбираем барометрический конденсатор диаметром d_бк = 600 мм с диаметром трубы d_бт = 150 мм.

3.1.3 Расчет высоты барометрической трубы

Скорость воды в барометрической трубе

Высота барометрической трубы

, (3.3)

где В – вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; – сумма коэффициентов местных сопротивлений;– коэффициент трения в барометрической трубе;– высота и диаметр барометрической трубы, м; 0,5 – запас высоты на возможное изменение барометрического давления.

,

где – коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.

Коэффициент трения зависит от режима движения воды в барометрической трубе. Определим режим течения воды в барометрической трубе:

где – вязкость воды, Па∙с, определяемая по номограмме при температуре водыt_ср.

Для гладких труб при Re = 170000