Расчёт высоты барометрической трубы

 

Внутренний диаметр барометрической трубы принимаем равным           .

Скорость воды в барометрической трубе :

Высота барометрической трубы определяется из уравнения:

где  вакуум в барометрическом конденсаторе, Па;  сумма коэффициентов местных сопротивлений;  коэффициент трения в трубе; ,  соответственно высота и диаметр барометрической трубы;  плотность воды, кг/м³;  запас высоты на изменение барометрического давления, м.

где ,  коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу и на выходе из неё.

Коэффициент трения  зависит от режима течения и степени шероховатости трубы.

Определим режим движения воды в барометрической трубе, для этого найдём число Re:

где  кинематическая вязкость воды, м²/с.

Для гладких труб при турбулентном потоке  коэффициент трения

Подставив значения в уравнение для определения высоты барометрической трубы, получим:

Откуда   

 

Расчёт производительности вакуум-насоса

 

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

где  количество выделяющихся газов из 1000 кг воды, кг/с; количество газов, кг/с, подсасываемых через неплотности в конденсатор на каждые 1000 кг паров.

Тогда:

Объёмная производительность вакуум-насоса равна, м³/с:

где  универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль  К); температура воздуха, ;  молекулярная масса воздуха, кг/кмоль; парциальное давление сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

Температура воздуха рассчитывается по уравнению:

Давление воздуха равно:  

где  давление сухого насыщенного пара при , Па.

Тогда:

Подбираем в зависимости от объёмной производительности и остаточному давлению  вакуум-насос типа ВВН-1-1,5 с мощностью на валу вакуум-насоса  N = 5,5 кВт.

 

 

Приложение

 

Таблица 1. Параметры насыщенного пара

По давлению
Давление Р, бар	Температура насыщения		Плотность пара , кг/м^3	Энтальпия воды i, кДж/кг	Энтальпия пара I, кДж/кг	Теплота парообразования r, кДж/кг
0,10	45,82		0,0680	191,84	2586,9	2392,1
0,12	49,44		0,0808	206,96	2590,6	2383,7
0,14	52,57		0,0935	220,05	2596,1	2376,0
0,16	55,34		0,1059	231,63	2601,1	2369,5
0,18	57,82		0,1184	242,03	2605,4	2363,3
0,20	60,08		0,1307	251,43	2609,2	2357,7
0,25	64,99		0,1613	272,03	2617,6	2345,5
0,3	69,12		0,1911	289,30	2624,6	2335,3
0,4	75,87		0,2501	317,62	2636,3	2318,7
0,5	81,33		0,3084	340,53	2645,2	2304,7
0,6	85,94		0,3658	359,90	2653,1	2293,2
0,7	89,95		0,4225	376,79	2659,8	2283,1
0,8	93,50		0,4787	391,75	2665,3	2273,5
0,9	96,71		0,5345	405,19	2670,2	2265,1
1,0	99,62		0,5896	417,47	2674,9	2257,5
1,2	104,80		0,6993	439,34	2683,0	2246,6
1,4	109,31		0,8084	458,42	2690,1	2231,7
1,6	113,31		0,9158	475,41	2696,3	2220,8
1,8	116,93		1,0223	490,68	2701,8	2211,1
2,0	120,23		1,1287	504,74	2706,8	2202,0
2,2	123,27		1,2341	517,7	2711,0	2193,3
2,4	126,09		1,3389	529,9	2714,9	2185,0
2,6	128,73		1,4432	541,2	2718,9	2177,7
2,8	131,20		1,5473	551,7	2722,3	2170,7
3,0	133,54		1,6515	561,7	2725,5	2163,9
3,5	138,87		1,9080	584,4	2732,3	2147,9
4,0	143,62		2,1631	604,6	2738,7	2134,1
4,5	147,92		2,4160	623,0	2743,9	2120,9
5	151,84		2,6674	640,1	2748,8	2108,7
6	158,84		3,1686	670,6	2756,9	2086,3
7	164,96		3,6657	697,2	2763,7	2066,5
8	170,41		4,1615	720,9	2769,0	2069,0
9	175,36		4,6533	742,7	2773,7	2031,0
10	179,88		5,1414	726,4	2777,8	2015,3
11	184,05		5,6338	781,3	2781,2	1999,9
12	187,95		6,1237	798,4	2784,6	1986,2
13	191,60		6,6138	814,6	2787,4	1972,7
14	195,04		7,1023	830,0	2789,7	1959,7
15	198,28		7,5930	844,5	2791,8	1947,3
16	201,36		8,0775	858,3	2793,5	1935,2
17	204,30		8,5690	871,7	2795,3	1923,5
По температуре
Температура насыщения		Давление Р, бар	Плотность пара , кг/м^3	Энтальпия воды i, кДж/кг	Энтальпия пара I, кДж/кг	Теплота парообразования r, кДж/кг
45		0,0958	0,0654	188,393	2582,62	2394,23
50		0,1224	0,0830	209,296	2591,48	2382,18
55		0,1574	0,1044	230,208	2600,28	2370,08
60		0,1992	0,1302	251,129	2609,03	2357,90
65		0,2501	0,1613	272,062	2617,70	2345,63
70		0,3116	0,1982	293,009	2626,29	2333,28
75		0,3855	0,2419	313,971	2634,80	2320,83
80		0,4736	0,2934	334,952	2643,22	2308,27
85		0,5780	0,3536	355,953	2651,55	2295,59
90		0,7011	0,4236	376,977	2659,76	2282,79
95		0,8453	0,5045	398,027	2667,86	2269,84
100		1,0133	0,5977	419,105	2675,84	2256,73
105		1,2080	0,7046	440,21	2683,68	2243,47
110		1,4326	0,8264	461,36	2691,38	2230,02
115		1,6905	0,9649	482,54	2698,93	2216,39
120		1,9854	1,1215	503,76	2706,31	2202,54
125		2,3208	1,2980	525,03	2713,52	2188,49
130		2,7011	1,4962	456,36	2720,54	2174,19
135		3,1305	1,7182	567,72	2727,37	2159,65
140		3,6136	1,9227	589,15	2733,99	2144,85
145		4,1549	1,9660	610,64	2740,40	2129,76
150		4,7597	2,2416	632,19	2746,57	2114,38
155		5,4330	2,8857	653,82	2752,50	2098,69
160		6,1804	3,2589	675,81	2758,18	2082,66
165		7,0075	3,6701	697,29	2763,59	2066,30
170		7,9203	4,1217	719,15	2768,72	2049,56
175		8,9247	4,6170	741,11	2773,55	2032,45
180		10,027	5,1586	763,15	2778,09	2014,93
185		11,234	5,7504	785,30	2782,30	1997,00
190		12,552	6,3959	807,55	2786,18	1978,63
195		13,989	7,0982	829,92	2789,72	1959,80
200		15,550	7,8622	852,41	2792,85	1940,44
205		17,246	8,6919	875,02	2795,61	1920,59

 

Таблица 2.Основные параметры и размеры аппаратов (по ГОСТ 11987-81)

Номинальная поверхность теплообмена F, м^2	Диаметр греющей камеры D к, мм	Диаметр сепаратора D с, мм	Диаметр циркуляционной трубы D ц, мм	Высота аппарата H, мм	Масса аппарата М, кг
Длина трубок l =6000 мм	Аппарат с принудительной циркуляцией, сосной греющей камерой и вынесенной зоной кипения (тип 3, исполнение 2) (высота парового пространства L не более 3000 мм, диаметр труб d=38 2 мм)
25	400	1200	200	15000	3000
40	600	1400	250	16500	4700
63	600	1900	400	16500	4850
100	800	2200	500	17000	6000
125	800	2600	500	17000	6600
160	1000	2800	600	18000	8300
200	1000	3000	600	18000	11300
250	1200	3400	700	19000	13000
315	1200	3800	700	19000	15500
400	1400	4000	800	19000	19000
500	1600	4500	800	21000	26500
630	1800	5000	900	21000	29800
800	2000	5600	1000	21000	32000
1000	2000	6000	1000	23500	42000
1250	2200	6000	1200	23500	55000
1400	2200	6400	1200	23500	62000
1600	2400	6400	1200	25000	65000
1800	2600	7000	1400	25000	69500
2000	2800	7000	1400	25000	70000
2240	3000	7000	1400	25500	85000
2500	3000	8000	1600	25500	87500
2900	3200	8000	1600	27000	112000
3150	3200	8000	1600	27000	115000

 

Таблица 3. Физические свойства MgCl₂

Поверхностное натяжение , плотность  и теплопроводность  при различной концентрации раствора

Температура для	Н/м при t = var
	кг/м^3 при t = const = 20
	Концентрация, %
	5	10	20	50
18
	1040	1082	1171	1171

 

Вт/(м )	Концентрация,% при t = const = 20
	10	20	35
	1,27	1,89	5,1

 

Таблица 4. Температурная депрессия раствора MgCl₂ при атмосферном давлении

Концентрация раствора,%
10	20	30	35	40	45	50	55	60
2,0	6,6	13,4	22,0	-	-	-	-	-

 

Относительный диаметр трубной решётки	Число труб n		Относительный диаметр трубной решётки	Число труб n
	Ромбическое расположение	Концентрическое расположение		Ромбическое расположение	Концентрическое расположение
2	7	7	22	439	410
4	19	19	24	517	485
6	37	37	26	613	566
8	61	62	28	721	653
10	91	93	30	823	747
12	127	130	32	931	847
14	187	173	34	1045	953
16	241	223	36	1165	1066
18	301	279	38	1306	1185
20	367	341	40	1459	1310

Таблица 5. Число труб в зависимости от расположения их в трубной решетке

Таблица 6

Диаметр труб d, мм	Шаг между трубками t, мм
25	32
38	48
57	70

 

 

Список литературы

1. Методическое пособие по расчёту трёхкорпусной выпарной установки по курсу «Процессы и аппараты пищевых производств», «Процессы и аппараты химических технологий» / А.Г. Хантургаев, С.С. Ямпилов, Л.К. Норбоева и др., Улан-Удэ, ИПЦ ВСГТУ, 2006-57 с.

2. ГОСТ 11987-81 Аппараты выпарные трубчатые стальные: типы, основные параметры и размеры.

3. Учебное пособие «Расчёт и конструктивное оформление выпарных установок» / Т.Д. Ланина, Б.Г. Варфоломеев, О.А. Карманова, Ухта, УГТУ, 2009-60 с.

4. Конахин А.М., Конахина И.А., Ахметова Э.А., Скулина Ю.Н. "Выпарные и кристаллизационные установки". Учебное пособие Казань: Казан. Гос. Энерг. Ун-т, 2006. - 172с.

5. А.А. Захаров, Л.Т. Бахшиев, Б.П. Кондауров и др. "Процессы и аппараты химической технологии". - М.: Издательский центр "Академия", 2006. - 528 с.