2.2.2. Определение потерянного напора в межтрубном пространстве испарителя

Величину потерянного напора или потерянного давления в межтрубном пространстве испарителя рассчитывают, поскольку от его величины в основном зависит высота опорной части ректификационной колонны. Дело в том, что подвод тепла в низ ректификационной колонны с использованием испарителя с паровым пространством осуществляется естественной циркуляцией за счет разности плотностей поступающего и уходящего потоков из испарителя в линии: колонна-испаритель-колонна. Поэтому высота столба жидкости в линии поступления ее в испаритель должна быть достаточной для преодоления всех гидравлических сопротивлений на пути движения потоков в этой линии.

Основными гидравлическими сопротивлениями на пути движения потоков через испаритель являются сопротивления входа и выхода (определяются по скоростям потоков в штуцерах) и сопротивления, которое оказывает слой жидкости в испарителе движению образовавшихся паров.

Тогда расчетная формула для определения потерянного давления в межтрубном пространстве будет иметь вид:

где _ш1 = _ш3 = 1,5 – коэффициенты местных сопротивлений на входе в межтрубное пространство и выходе из него [2, с. 26];

_см = 947,7 кг/м³ – плотность жидкости, поступающей в испаритель;

_ж = 949,9 кг/м³ – плотность жидкости, в испарителе;

_п = 0,918 кг/м³ – плотность пара, уходящего из испарителя;

g = 9,81 м/с² – ускорение силы тяжести;

_ш1 = 0,5 м/с, _ш3 = 17,56 м/с – уточненные значения скоростей потоков в штуцерах;

h – высота слоя жидкости в испарителе, м.

Для обеспечения достаточной поверхности зеркала испарения и объема парового пространства высоту слоя жидкости в испарителе поддерживают с помощью сливной перегородки примерно равной 2/3 диаметра корпуса аппарата. Для рассматриваемого случая h = 2/3 D = 2/31 = 0,66 м.

Подставляя числовые значения приведенных величин в расчетную формулу, получим:

Таким образом, гидравлический расчет испарителя показал, что сопротивление межтрубного пространства (потерянное давление) составляет 6540 Па.

Диаметры штуцеров на входе и выходе потоков жидкости в межтрубное пространство испарителя соответственно равны 100 и 80 мм, на выходе пара 350 мм.

Диаметр штуцеров на входе и выходе в трубное пространство испарителя горячего теплоносителя соответственно равны 200 и 80 мм.