4. Расчет и выбор вспомогательного оборудования

4.1 Перекачивающие насосы

В выпарных установках для подачи исходного раствора в первый корпус и перекачивания упаренного раствора обычно используются центробежные насосы.

Допустим, что:

 Геометрическая высота всасывания H_г = 5 м;

 Длина всасывающего трубопровода l = 12 м.

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода выберем одинаковую скорость течения w=2 м/с [7, стр 16], тогда диаметр трубопровода (3.50):

где S₀ = 2,22 кг/с и ρ₀ = 1050,9 кг/м³ (при a₀ = 19 %; t₀ = 88 °C) [6, приложение 1]

Выбираем стальную трубу 48 × 3 мм [7, c.16-17].

Тогда: d_внут = d_внеш - 2∙ =28-2*3 = 42 мм

Тогда фактическая скорость в трубе:

Согласно (3.10):

Кинематическая вязкость раствора при a₀ = 19%; t₀ = 88 ℃ составляет ν=0,596*10^-6 м²/с [6, приложение 2].

Сумма коэффициентов местных сопротивлений Σξ [10, с. 520-521]:

- вход в трубу с закругленными краями: ξ_вх = 0,5, n = 1;

- выход из трубы: ξ_вых = 1, n =1;

- отводы под углом 90^о и R_o/d = 4 ; ξ_о = А∙В = 1∙0,11 = 0,11; количество n_о = 4;

- вентиль прямоточный: ξ_в = ξ₁∙К = 0,8 * 0,11 = 0,88 (при , D_y= 42 мм К=1,1 и ξ₁= 0,8); количество n_в = 4

Рассчитаем коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Никурадзе (т.к. Re = 1,08·10⁵ ϵ [10⁵ – 10⁶]) [1], (3.74):

Находим потерянный напор:

Напор насоса рассчитываем по формуле:

где р₁ – давление в пространстве всасывания и р₂ – давление в пространстве нагнетания (р₁= 1,013·10⁵ Па и р₂(Р₁) =1,05·10⁵ Па).

Производительность насоса:

Полезная мощность насоса, затрачиваемая на перекачивание жидкости:

Необходимая мощность электродвигателя:

где η – суммарный коэффициент полезного действия:

η_н – к.п.д. насоса (для центробежного насоса примем η_н=1) и η_пер – к.п.д. передачи от электродвигателя к насосу (для центробежных насосов η_пер≈0,7) [7, с. 20]

Зная мощность электродвигателя N=204,73 Вт и производительность насоса Q₀=2,11·10^-3 м³/с, подбираем два насоса [7, с. 38] с одинаковыми характеристиками, один из которых является резервным. Выбираем насосы марки Х8/18 с производительностью до Q=5,5·10^-3 м³/с и электродвигателем типа АО2-32-2 мощностью 4 кВт.

4.2 Конденсатоотводчики

Для отвода конденсата, образующегося при работе теплообменных аппаратов, в зависимости от давления пара, применяют различные виды устройств.

При давлении на входе не менее 0,1 МПа используются термодинамические конденсатоотводчики [18, с. 3].

4.2.1 Конденсатоотводчик для подогревателя исходной смеси

Расчетное количество конденсата после теплопотребляющего аппарата:

где G_{макс.расч.} – максимальный расчетный расход пара, т/ч

Оцениваем давление пара перед конденсатоотводчиком Р₁. Если конденсатоотводчик устанавливается в непосредственной близости от теплопотребляющего аппарата, тогда:

При свободном сливе конденсата давление на выходе из трубопровода (на входе в конденсатопровод).

Рассчитываем условную пропускную способность KV_y в т/ч

где ΔР – перепад давления на конденсатоотводчике, кгс/см²;

Перевод из Па в кгс/см²:

G – расчетное количество конденсата, т/ч;

А – коэффициент, учитывающий температуру конденсата и перепад давлений на конденсатоотводчике (по графику из [18, с. 6] А=0,42 при ΔР=3,58 ).

По таблице 2 из [18, с. 8] выбираем термодинамический конденсатоотводчик 45ч12нж в зависимости от условной пропускной способности. Ближайшее большее значение пропускной способности составляет 1,6 т/ч. Диаметр условного прохода D_у = 32 мм.

Размеры конденсатоотводчика выбираются по таблице 1 из [18, с. 7].

• L = 140 мм

• L₁ = 20 мм

• H_макс = 84 мм

• Н₁ = 35 мм

• D₀ = 92 мм