5.3 Определение гидравлического сопротивления теплообменников

Скорость жидкости в трубах теплообменника

м/с,

где n – общее число труб;

d_в – внутренний диаметр теплообменника, d_в=0,021 м.

Так как и , то коэффициент трения λ=0,0452.

Потеря давления Δр

,

где L – длина трубы теплообменника;

d – диаметр труб;

w – скорость жидкости в трубах теплообменника;

z – число ходов;

Σξ_мс – сумма коэффициентов местных сопротивлений в теплообменнике.

Па.

Напор в теплообменнике

м.

5.4 Определение напора и выбор насоса

Общий напор установки определяется по формуле

,

где Р₀=1 атм=9,8·10⁴ Па≈10⁵ Па;

Р₁=0,8 ат=0,8·10⁵ Па.

м.

Устанавливаем центробежный насос марки Х 8/18, для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=2,4·10^-3, напор Н=11,3 м, КПД насоса η_н=0,4. насос снабжен двигателем АО2-31-2 номинальной мощности N_н=3 кВт, η_д=0,82, частота вращения вала n=48,3 об/с (с.92 [1]).

Рассчитываем потребляемую мощность насоса по формуле

кВт.

Заключение

В результате проведенного расчета подобран выпарной аппарат со следующими параметрами: поверхность теплопередачи F=100 м²; диаметр греющей камеры D=800 мм; диаметр сепаратора D₁=1800 мм; диаметр циркуляционной трубы D₂=500 мм; высота аппарата Н=21500 мм; масса аппарата М=14500 кг. Был подобран стандартный двухходовой теплообменник следующих размеров: наружный диаметр кожуха D_н=325 мм; общее число труб n=56 шт; поверхность теплообмена F=13 м²; длина труб L=3 м; диаметр трубы d=25х2 мм. Были установлены вакуум-насос типа ВВН-6 с мощностью на валу 12,5 кВт, производительностью 6 м³/мин, остаточным давлением 38 мм рт. ст. и центробежный насос марки Х 8/18, для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=2,4·10^-3, напор Н=11,3 м, КПД насоса η_н=0,4. насос снабжен двигателем АО2-31-2 номинальной мощности N_н=3 кВт, η_д=0,82, частота вращения вала n=48,3 об/с.

Библиографический список

1. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов [Текст] / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. – Изд. 10-е. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

2. Ченцова, Л.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие [Текст] / Л.И. Ченцова, М.Н. Шайхутдинова, В.М. Ушанова. – Красноярск: СибГТУ, 2006. – 262 с.

3. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию [Текст] / Ю.И. Дытнерский. – М. Химия, 1983. – 272 с.

4. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов [Текст] / А.Г. Касаткин. – 11-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 753 с.

5. Шайхутдинова, М.Н. Процессы и аппараты химической технологии. Расчет выпарной установки: учебное пособие [Текст] / М.Н. Шайхутдинова, Л.И. Ченцова, Т.В. Борисова. – Красноярск: СибГТУ, 2005. – 121 с.

Приложение

1. Схема процесса теплопередачи

раствор KCl Греющий пар

t₁=67,37 ºС t₁=127,37 ºС

t_ст2=123,37 ºС

t_ст1=87,37 ºС

q=42000 Вт/м²

α₁=10500Вт/(м²·К) α₂=2100 Вт/(м²·К)

r_загр.1 σ r_загр.2

2. Схема выпарного аппарата с принудительной циркуляцией и вынесенной греющей камерой

1 – греющая камера; 2 – сепаратор; 3 – циркуляционная труба; 4 – электро-насосный агрегат; 5 – греющий пар; 6 – исходный раствор; 7 – упаренный раствор; 8 – конденсат; 9 – вторичный пар.

3. Схема однокорпусной выпарной установки

1 – корпус установки; 2 – барометрический конденсатор; 3 – вакуум-насос; 4 – подогреватель исходного раствора; 5 – ловушка.