Расчет производительности вакуум-насоса

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

.

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:

.

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

.

Давление воздуха равно:

.

где — давление сухого насыщенного пара (Па) при .

По (/1/, табл. LVI, стр. 548). Подставив, получим:

;

.

Зная объемную производительность и остаточное давление по (/3/, табл. 2.5, стр. 19) выбираем вакуум-насос типа ВВН1−3 мощностью на валу 4,95 кВт.

Приближенный расчет холодильника

Таблица 3.6 Основные данные для расчета холодильника.

Температурная схема процесса:

Характер изменения температур вдоль поверхности теплопередачи.

Значение усредненной по всей теплообменной поверхности разности температур рассчитывается по формуле:

;

при этом.

.

где.

;

;

;

;

.

Получаем.

.

Средняя температура раствора:

.

где.

;

.

Расход раствора:

.

Количество теплоты, которое необходимо забрать у раствора:

.

где — удельная теплоемкость раствора, рассчитанная по формуле 3.11 при и % масс.

По формуле 3.12 удельная температура воды при равна:

.

Тогда по формуле 3.11:

получаем:

.

Расход воды:

.

где — теплоемкость воды при средней температуре. По формуле 3.12 находим:

.

Тогда.

.

Принимая по (/1/, табл. 4.8 стр. 172) ориентировочный коэффициент теплопередачи, рассчитываем ориентировочную поверхность теплопередачи:

.

Проходное сечение трубного пространства рассчитываем по формуле 3.24, где — внутренний диаметр труб; - динамический коэффициент вязкости начального раствора при средней температуре; Re — критерий Рейнольдса.

По формуле 3.21 при для воды получаем:

.

а по формуле 3.20:

для раствора находим:

.

Для обеспечения интенсивного теплообмена подбираем аппарат с турбулентным режимом течения теплоносителей. Раствор направляется в трубное пространство, греющий пар — в межтрубное.

Максимальное проходное сечение по трубам считаем при критерии Рейнольдса :

.

минимальное — при :

.

Проходное сечение межтрубного пространства рассчитываем по формуле:

.

где — наружный диаметр труб; - динамический коэффициент вязкости воды при средней температуре; Re — критерий Рейнольдса.

По формуле 3.21 получаем:

Максимальное проходное сечение межтрубного пространства считаем при критерии Рейнольдса :

. Минимальное проходное сечение межтрубного пространства считаем при критерии Рейнольдса: .

Полученное оценочное значение поверхности теплопередачи с учетом и позволяет сделать вывод о том, что в качестве холодильника может быть использован кожухотрубчатый двухходовой теплообменник с внутренним диаметром кожуха, числом труб, поверхностью теплообмена, длиной труб, проходным сечением трубного пространства, проходным сечением межтрубного пространства и числом рядов труб .

Определение расходов греющего пара и воды на всю установку

Расход греющего пара:

.

где — расход пара на подогрев раствора, — расход пара на выпаривание.

Расход воды:

.

где — расход воды в барометрическом конденсаторе, — расход воды в холодильнике.