Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 183
Скачиваний: 0
сивно. Производительность одной трубки струйного конденсатора по пару может быть определена по эмпирической формуле
|
G1 = 0,14dV/a(^n— t) кгіч, |
(9-19) |
где d — внутренний |
диаметр смесительной трубки, см; |
|
V — скорость истечения воды из сопел, м/сек; |
|
|
t„ — температура |
пара; |
|
t — температура |
воды. |
|
Формула справедлива для следующих условий: давление |
пара |
|
0,1 — 0,2 am; температура воды 10—60°; скорость истечения 4—7 м/сек; отношение диаметра сопла к диаметру трубки 0,44; длина трубок 1 — 1,25 м; расстояние от сопла до смесительной трубки 35 мм.
Схема устройства барометрического полочного конденсатора по казана на рис. 9-15. Смешение пара с водой в аппарате происходит потому, что пар вынужден двигаться снизу вверх в пространстве, обильно орошаемом водой в виде капель или струй, которые обра зуются при истечении воды через множество мелких отверстий в пол ках. Воздух и другие несконденсировавшиеся газы отсасываются из верхней части конденсатора вакуум-насосом. Конденсат отводится через барометрическую трубу, высота которой зависит от разрежения в конденсаторе. Максимальная высота трубы 10,33 м, что соответст вует разрежению 760 мм рт. ст.
Работа конденсатора характеризуется степенью нагрева воды,
равной |
|
1> = Г — 7 , |
(9-20) |
гп — * |
|
где tK— температура уходящего конденсата. Остальные обозначения прежние. Чем больше величина ф, тем интенсивнее работает конден сатор и тем меньше расход воды. При всех прочих равных условиях степень нагрева ф находится в прямой зависимости от числа полок и расстояний между ними (табл. 9-1).
Т а б л и ц а 9-1
Зависимость ф от числа полок и расстояний между ними
|
Расстоя |
Значения *ф при диаметре |
Расстоя |
Значения |
при диаметре |
|||
Число |
водяных струй, |
мм |
водяных струй, |
мм |
||||
ния |
|
|
|
ния |
|
|
|
|
полок |
между |
|
|
|
между |
|
|
|
|
полка |
2 |
3 |
4 |
полка |
2 |
3 |
4 |
|
ми, мм |
ми, мм |
||||||
4 |
300 |
0,539 |
0,368 |
0,214 |
400 |
0,580 |
0,410 |
0,233 |
6 |
300 |
0,645 |
0,466 |
0,263 |
400 |
0,687 |
0,500 |
0,289 |
8 |
300 |
. 0,727 |
0,533 |
0,310 |
400 |
0,774 |
0,568 |
0,346 |
189
Расчет конденсаторов
Расчет струйных конденсаторов при заданных значениях v, d, tn , t и расходе пара D заключается в определении числа смесительных трубок п, расхода воды на орошение W и температуры образующегося конденсата. *
Определив по уравнению (9-19) производительность одной трубки,
находят общее число трубок п = — . Далее по диаметру сопел, рав-
°і
ному dc = 0,44 d, и скорости истечения ѵ вычисляют общий расход
воды W = 0,25ndcvn. Тогда по уравнению теплового баланса темпе ратура горячего конденсата равна
D l + Wet
(9-21)
{.D + \V)c ’
где I — теплосодержание пара; с — теплоемкость конденсата.
Полученная величина tK при t = 40° должна быть не меньше 90°; если она меньше 90°, следует задаться меньшим значением скорости истечения ѵ и расчет повторить.
При расчете полочных барометрических конденсаторов опреде ляется расход воды на орошение, высота барометрической трубы Н, ее диаметр d, диаметр конденсатора dK, его высота h и число полок п. Высота барометрической трубы Н = р + 0,5 м, где р — разрежение в конденсаторе, м вод. ст. При известных температурах пара, воды и образующегося конденсата расход орошающей воды равен
W = D І ~ - Ік- |
(9-22) |
0к 0 е |
|
Диаметр барометрической трубы определяют по уравнению рас хода. Скорость в трубе принимают равной 1—2 м/сек.
Диаметр конденсатора dK вычисляют также по уравнению рас хода — по скорости пара ѵп = 35 -4- 55 м/сек и объемному расходу пара. С учетом колебаний нагрузки полученную величину увеличи вают на 20—30%. Число полок конденсатора при заданном расстоя нии между ними 300—400 мм определяют по табл. 9-1 в зависимости от диаметра струй и степени нагрева воды г|х
Количество отсасываемого вакуум-насосом воздуха |
определяют |
по формуле |
|
GB= 0,001 (0,025U7 + lOD) кг/сек, |
(9-23) |
в которую W и D подставляют в кг/сек.
Объемный расход воздуха рассчитывают по уравнению состояния в зависимости от разрежения и температуры. В противоточных конден саторах температуру отсасываемого воздуха определяют по формуле
fB= 4 + f + 0 ,l(fK- 0 . |
(9-24) |
Пример. Рассчитать противоточный полый скруббер для охлаждения печ ного газа S02 от 1300 до 300° С. Состав газовой смеси в объемных процентах: S02—16, 0 2—5, Ns,—79. Производительность' по газу при нормальных усло-
190
внях 7290 м3/ч. Охлаждение газа производится водой при температуре 70° С.
Давление в скруббере атмосферное. |
|
|
|
|
||
Р е ш е н и е . |
Плотность газовой смеси при нормальных условиях по фор |
|||||
муле (1-1) равна |
|
|
0,79-1,251 = 1,53 кг/нм3, |
|||
Ро = 0,16-2,927+ 0,05-1,429+ |
||||||
где 2,927; 1,429 и 1,251 — плотности компонентов. |
|
|
||||
Массовые доли компонентов по формуле (1-2) равны |
|
|||||
Ьап |
= 0,16 2 927 = 0,306; |
60 = 0,05 1 429 = 0,047: |
||||
ЬОа |
1,53 |
|
|
- |
1,53 |
|
|
bМ3 |
0,79-1,251 |
0,647. |
|
||
|
1,53 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Теплоемкость газовой смеси при 1300 и 300° С по формуле (9-4) равна |
||||||
с1н = 0,306 ■0,77 + 0,047 • 1,06 + 0,647 • 1,13 = |
1,015 |
кдж/кг■град; |
||||
с1К = 0,306-0,65 + 0,047-0,95 + 0,647-1,06 = 0,92 |
кдж/кг-град. |
|||||
Теплоемкости компонентов при данных температурах взяты цз справочни ков. Теплосодержание водяных паров при нормальном давлении и температуре
300° С равно 3067 кдж/кг. |
Массовый |
расход газа |
G = 7290-1,53 = 11 150 кг/ч. |
||||
Теплоемкость воды с2Н = |
с2К = |
4,19 |
кдж/кг-град. |
Для среднелогарифмической |
|||
температуры газа |
1300 — 300 |
ГОП or- |
|
ѵ о , |
о г- |
||
------- ;----- = 683 С средняя температура капель равна 72,7 |
С |
||||||
|
2,31g |
1300 |
|
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
(см. стр. 184). При потере тепла на излучение 2% от общего количества пере
даваемого тепла и испарения 80% подаваемой на орошение |
воды расход во |
|||
ды по формуле (9-17) |
при х'і = 0 равен |
|
|
|
11 |
150 (1300-1,015 — 300-0,92) 0,98 |
= 5150 |
кг/ч. |
|
3067-0,8+ [(1 — 0,8) 72,7-70]-4,19 |
||||
|
|
|||
Определим физические характеристики газовой смеси на входе в аппарат (при
t = 1300° С). Вязкости компонентов по формуле (1-13) и табл. |
1-1 равны (в сан |
||||||||
типуазах) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
273 + |
416 |
/273+ 1300 |
|
0,0556; |
|||
llsoQ— 0,01158 ■ 273 + 416+ 1300 |
\ |
273 |
|
|
|||||
|
|
|
|||||||
ц0а = |
0,01911 |
273 + 125 |
j' |
273 + 1300 |
= 0,062; |
||||
273+ 125+ 1300 |
\, |
273 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
273 + 104 |
/273 + 1300 \ |
0,0514. |
|||||
llNa = |
0,01652 273 + 104 + 1300 |
{ |
273 |
) |
|||||
|
|
||||||||
Вязкость смеси по формуле 1-15 равна |
|
|
|
|
|
||||
Их : 0,16-166-0,0556 + 0,05-70,2-0,062+ 0,79-59,5-0,0514 |
|
■0,0535 спуаз. |
|||||||
|
0,16-166 + 0,05-70,2 + |
|
|
|
|
|
|||
Теплопроводности |
компонентов |
при |
1300° С |
по формуле (8-3) равны |
|||||
(вт/м- град): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a,SOi = |
0,0556ІО- 3 |
^770 + |
|
= |
0,0517; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
191 |
|
|
|
|
|
і 0а = |
|
|
|
|
|
10 ЯПО' |
|
0,0858; |
|
||||
|
|
|
|
и0,062.и и ^ -іиIO“ 3 Ifl1060 + |
|
--1 = |
|
||||||||||
|
|
|
|
XNj = |
0,0514-10- 3^1130+ |
^— |
- j = 0,0770. |
|
|||||||||
Теплопроводность смеси по формуле (8-5) равна |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
h |
= 0,16-0,0517 + |
0,05-0,0858 + |
0,79-0,077 = |
0,0694 вт/м-град. |
||||||||||||
Плотность |
газа равна pt = 1,53 |
|
273 |
: 0,266 |
кг/м3. |
|
|
||||||||||
273 + |
1300 |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
рата |
Аналогично определяем характеристики газовой смеси на выходе из аппа |
||||||||||||||||
при |
t = |
300° С. Общий |
объемный расход |
влажного |
газа равен 7290 + |
||||||||||||
+ 5І50 °.'8- = |
7290 + |
5120= 12 410 нм3/ч. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
0,804 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5120 |
|
|
|
|
|
|
Объемная |
доля |
водяных |
паров |
ан 0 = |
=0,412; объемные доли дру |
|||||||||||
гих |
компонентов: |
aSOj = |
|
|
|
|
|
12410 |
|
|
0,094; |
а0 — 0,05• |
|||||
0,16 (1 — 0,412) = 0,16-0,588 = |
|||||||||||||||||
■0,588 = 0,029 и aNi = |
0,79-0,588 = |
0,465. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
Вязкости |
компонентов |
при 300° (спуаз): |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
„ SOi _ |
0,0,158 |
+ |
73+ |
‘6. . . |
( a73 + |
300 f |
- 0,02«; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
273 + |
416 + |
300 |
|
273 |
|
|
|
|||
|
|
р0 , = |
0,0.911 |
273 + |
125 + |
300 |
273 |
|
= |
0,0332; |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
p,N =0,01652 |
|
273+ 104 |
(273 + |
ЗООѴ'* |
„ „nol |
||||||||||
|
|
|
|
‘ |
|
300 |
I------------) = |
0,0281; |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
273+ 104 + |
V |
273 |
|
|
|
|||||
|
|
(іНзо = ^’ 00861 |
|
273 + |
650 |
/273 + |
300\ л/з ^ |
0 0198. |
|||||||||
|
|
273 + |
650 + |
300 |
\ |
273 |
|
j |
|
|
|||||||
Вязкость |
смеси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
0,094-166-0,0246 + |
0,029-70,2-0,0332+ 0,465-59,5-0,0281 + |
|
||||||||||||||
= __________________ + |
0,412-108-0,0198_________________ = |
0,0235 спуаз. |
|||||||||||||||
^ ~~ |
|
0,094-166 + |
0,029-70,2 + 0,465-59,5 + 0,412-108 |
|
|
||||||||||||
Теплопроводности |
компонентов (вт/м-град): |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
Xsoа = |
0,0246- ІО- 3 (б50 + |
|
j = |
0,020; |
|
|
||||||||
|
|
|
|
Х0з = |
0,0332-ІО- 3 |
(950 + |
|
= |
0,0422; |
|
|||||||
|
|
|
|
XN = |
0,0281 • 10_3 f 1063 + |
28 |
|
= |
0,0402; |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ьн о = |
0,0198-10“ 3 |
1915 |
10 300 |
= |
0,0493. |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
192
Теплопроводность смеси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Я2 = 0,094-0,020 + |
0,029-0,0422 + |
0,465-0,0402 + |
0,412-0,0493 = |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
= 0,0421 вт/м-град. |
|
|
|
|
|
|||||
Массовая доля водяных паров в смеси |
равна |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
5150-0,8 |
|
|
4120 = |
0,27. |
|
|
|
|||
|
|
ьн,о ~ ' 5150-0,8 +11150 |
15 270 |
|
|
|
|
||||||||
Массовые доли других компонентов равны: |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
6SOi = 0,306 (1 — 0,27) = |
0,306-0,73 = |
0,223; |
|
|
|||||||||
|
|
b0i = |
0,047-0,73 = |
0,034; |
ЬЫл = |
0,647-0,73 = |
0,472. |
|
|||||||
Теплоемкость газа равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
с2 = |
0,223-0,65 + |
0,034-0,95 + |
0,472-1,06 + |
0,27-1,91 = 1,193 кдж/кг-град. |
|||||||||||
Плотность газовой смеси при нормальных условиях |
|
|
|
||||||||||||
Ро = |
0,094-2,927 + |
0,029-1,429 + 0,465-1,251 + 0,412-0,804 = 1,225 кг/нм3. |
|||||||||||||
Плотность |
газа |
при 300° |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
р ,= 1,225 |
273 |
= |
0,585 кг/м3. |
|
|
|
||||||
|
|
|
273 + |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
300 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Критерии Прандтля для газа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
на |
входе в аппарат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Рг, = |
0,0535-10~3-1015 |
= |
0,783; |
|
|
|
||||||
на |
выходе |
|
|
|
|
0,0694 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Рг, |
0,0235-10~3-1193 |
= |
0,667. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
0,0421 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В спрысках вода распыляется на капли диаметром d = |
850 мкм. Диаметр |
||||||||||||||
dx капель после испарения 80% |
воды определится по равенству |
d3 (1—0,8) = |
|||||||||||||
= d3, |
откуда |
dL= |
850 3Кі — о,8 = 500 мкм. Следовательно, критерии |
Архи |
|||||||||||
меда для низа |
и верха аппарата соответственно будут равны |
|
|
||||||||||||
|
|
Ап = |
(500-10~3)3 9,81 (1000 —0,266) 0,266 = |
114; |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
(0,0535-ІО“ 3)2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
Ar, |
(850-10~6)39,81 (1000— 0,585) 0,585 |
6380. |
|
||||||||||
|
|
|
|
(0,0235- ІО—3)2 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Критерии Рейнольдса относительного движения газа и капель для переход |
|||||||||||||||
ного режима |
обтекания |
по формуле |
(5-3) равны |
|
|
|
|
|
|||||||
|
Rex = 0,15-1140,715 = |
4,42; |
Re2 = |
0.15-63800'715 = 78,8. |
|
||||||||||
По формуле (5-5) этим значениям соответствуют относительные |
скорости |
обте |
|||||||||||||
кания |
капель: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ні = |
, |
0,0535-10_3 |
|
, „0 |
, |
|
|
|
||||
|
|
|
4,42-------------------- = |
1,78 м/сек; |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
500-10_ 6 -0,266 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
и, = |
78,8 |
° ’°235' 10 |
|
= |
3,73 м/сек. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
850-10 6 - 0,585 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
193