4.3 Определение толщины тепловой изоляции

Толщину тепловой изоляции _н находят из равенства удельных тепловых потоков через слой изоляции от поверхности изоляции в окружающую среду:

_в=(t_ст2-t_в)=(_и/_и)(t_ст1-t_ст2) (4.18)

где _в=9,3+0,058 t_ст2 – коэффициент теплоотдачи от внешней поверхности изоляционного материала в окружающую среду, Вт/(м²*К); t_ст2-температура изоляции со стороны окружающей среды (воздуха); для аппаратов работающих на открытом воздухе в зимнее время – в интервале 0-10⁰С; для аппаратов работающих в помещении в интервале 35-45⁰С; t_ст1 – температура изоляции со стороны аппарата ; ввиду незначительного термического сопротивления стенки аппарата по сравнению с термическим сопротивлением слоя изоляции t_ст1 принимают равной температуре греющего пара t_r1; t_в – температура окружающей среды (воздуха),⁰С; _и – коэффициент теплопроводности изоляционного материала, Вт/( м²*К).

Рассчитаем толщину тепловой изоляции для первого корпуса:

_в=9,3+0,058*40=11,6 Вт/( м²*К)

Вкачестве материала для тепловой изоляции выберем совелит (85% магнезии + 15% асбеста ), имеющий коэффициент теплопроводности _и= 0,09 Вт/( м*К).

Тогда получим:

_и=0,09 (142,9-40)/(11,6(*40-20))=0,040 м.

Принимаем толщину тепловой изоляции 0,040 и для других корпусов.

.

5 Подбор вспомогательного оборудования

5.1 Расчет барометрического конденсатора

Расход охлаждающей воды. Расход охлаждающей воды G_в определяют из теплового баланса конденсатора:

G_в=ω₃*(I_бк-с_в*t_к)/ с_в*( t_к- t_н), (5.1)

где t_н-начальная температура охлаждающей воды, ⁰С, t_н=20;t_к-конечная температура смеси воды и конденсата, ⁰С, с_в-теплоемкость охлаждающей воды, Дж/кг*К.

Конечную температуру воды t_к на выходе из конденсатора примем на 4 градуса ниже температуры конденсации паров:

t_к= t_бк - 4 = 75,4-3=72,4 ⁰С

Тогда:

G_в= 1,05 *(2632*1000-4190*72,4 )/4190*(72,4-20)=11,14 кг/с

Диаметр конденсатора

Диаметр определяем из уравнения расхода:

d_бк=, (5.2)

где ρ-плотность паров,кг/м³, v-скорость паров, м/с. При остаточном давлении в конденсаторе порядка 10⁴ Па v=15-25 м/с. Примем v=20 м/с. Тогда:

d_бк= (4*1,05/(0,337*3,14*20))^1/2 = 0,5 м.

По приложению 4.6 /6/ выбираем ближайший больший диаметр d_бк=500мм.

Высота барометрической трубы

По приложению 4.6 /6/ для выбранного барометрического конденсатора внутренний диаметр барометрической трубы равен d_бт=100 мм. Скорость воды в барометрической трубе:

v_в=4*( G_в+ ω₃)/ ρ*π* d_бт²= 4*(11,14+1,05)/(1000*3,14*0,1² )= 1,5 м/с.

Высота барометрической трубы:

Н_бт=, (5.3)

где В-вакуум в барометрическом конденсаторе, Па; Σζ-сумма коэффициентов местных сопротивлений; λ-коэффициент трения в барометрической трубе; 0,5-запас высоты на возможное изменение барометрического давления, м.

В=Р_атм-Р_бк=9,81*10⁴-4*10⁴=5,81*10⁴Па;

Сумму коэффициентов местных сопротивлений найдем по формуле (5.4):

Σζ=ζ_вх+ζ_вых (5.4)

где ζ_вх, ζ_вых-коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из нее.

Σζ =0,5+1,0=1,5

Коэффициент трения λ зависит от режима течения жидкости. Определим режим течения жидкости в барометрической трубе:

Re= v_в* d_бт* ρ_в/μ_в= 1,5*0,1*1000/0,00054=222778

λ =0,0155

Подставив в (5.3) найденные значения, получим:

Н_бт=5,81*10⁴/(1000*9,8)+(1+1,5+0,0155*H_бт/0,1)*1,5²/(2*9,8)+0,5

Отсюда находим Н_бт= 6,82 м.