3.3 Расчет производительности вакуум-насоса

Количество воздуха, откачиваемого вакуум-насосом из барометрического конденсатора:

(23)

где производительность вакуум-насоса, кг/с;

массовый расход охлаждающей воды, подаваемой в конденсатор, кг/с;

массовый расход вторичного пара, кг/с.

количество газа, выделяющегося из 1 кг воды;

количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров.

Объемная производительность вакуум-насоса:

(24)

(25)

(26)

где объемная производительность вакуум-насоса,;

универсальная газовая постоянная,

абсолютная температура воздуха, К;

молярная масса воздуха, кг/кмоль;

парциальное давление воздуха в барометрическом конденсаторе, Па;

температура воздуха, ;

начальная и конечная температура воды в барометрическом конденсаторе, ;

давление в барометрическом конденсаторе, Па;

давление сухого насыщенного пара при , Па.

Определим производительность вакуум-насоса по (23):

Определим температуру воздуха и парциальное давление по (25) и (26):

Давление сухого насыщенного пара при по таблице свойств насыщенного водяного пара в зависимости от температуры

Найдем объемную производительность вакуум-насоса по следующей формуле(24):

Зная объемную производительность и остаточное давление, по каталогу подберем стандартный вакуум-насос типа ВВН-3 с мощностью на валу[2] табл.VIII

Характеристика выбранного вакуум-насоса:

Остаточное давление-75 мм.рт.ст.

Производительность-3 куб.м. в минуту

Типоразмер- ВВН-3

Мощность на валу-6500 Вт

3.4 Ориентировочный расчёт холодильника концентрированного раствора.

Концентрированный раствор выводится из выпарного аппарата и поступает в холодильник при температуре . В холодильнике он охлаждается до температурыНачальная температура охлаждающей воды, конечную температуру примем в соответствии с рекомендациями на 15больше начальной,.

Выберем смешанную схему движения теплоносителей.

Вычислим среднюю разность температур по следующей формуле с учетом поправки Δ𝓔_Δtср=0,97 (27):

Температура охлаждающей воды в теплообменнике изменяется на меньшее число градусов, чем температура раствора, определим среднеарифметическую температуру воды по следующей формуле :

(28)

Среднюю температуру охлаждающегося концентрированного раствора найдем по следующей формуле :

(28)

Найдем удельную теплоемкость раствора по (13) при и:

Определим тепловую нагрузку аппарата по следующей формуле (29):

Выберем ориентировочное значение коэффициента теплопередачи, соответствующее теплообмену от водного раствора к воде, .

Найдем ориентировочную площадь поверхности теплообмена холодильника по следующей формуле (30):

Найдем удельную теплоемкость воды по (14) при и рассчитаем требуемый расход охлаждающей воды для холодильника по (30) на основе теплового баланса:

(30)

Определим ориентировочное количество труб (вода подаётся в трубное пространство теплообменника с трубами d=25х2 мм, концентрированный раствор подаётся в межтрубное пространство теплообменника) при развитом турбулентном режиме (Re=10000).

Для начала определим объёмный расход воды:

.

Скорость воды в трубах будет равна:

.

Теперь находим число труб:

По данным ориентировочного расчета можем выбрать холодильник: Двухходовой с диаметром кожуха 400 мм, диаметром труб 25×2 мм, числом труб 100 поверхностью теплообмена F=24м² и длиной труб 3 м - ГОСТ 15122-79