Расчёт многокорпусной выпарной установки

где ηн и ηпер – коэффициенты полезного действия соответственно насоса и передачи от электродвигателя к насосу.

К. п. д. передачи зависит от способа передачи усилия. В центробежных насосах обычно вал электродвигателя непосредственно соединяется с валом насоса; в этих случаях ηпер ≈ 1. Если к. п. д. насоса неизвестен можно руководствоваться следующими примерными значениями: при малой и средней подаче ηн = 0,4 – 0,7; при большой подаче ηн = 0,7 – 0,9.

Принимая ηпер = 1 и ηн = 0,6 (для центробежного насоса средней производительности), найдем мощность на валу двигателя по формуле:

кВт

По Приложению 1 устанавливаем, что заданным подаче и напору больше всего соответствует центробежный насос марки Х 45/54, для которого в оптимальных условиях работы Q = 1,25 ∙ 10-2 м3/с; Н = 42 м; ηн = 0,6. Насос обеспечен электродвигателем АО2 – 62 – 2 номинальной мощностью Nн = 13 кВт, ηдв = 0,88. Частота вращения вала n = 48,3 с-1.

г) Определение предельной высоты всасывания.

Рассчитаем запас напора на кавитацию по формуле:

(35)

где n – частота вращения вала.

м

Устанавливая насос в технологической схеме, следует учитывать, что высота всасывания Нвс не может быть больше следующей величины:

(36)

где Рt – давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при температуре 20 °С Рt = 0,0238 ∙ 9,81 ∙ 104 = 2,35 ∙ 103 Па. Примем, что атмосферное давление равно Р1 = 105 Па, а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода.

м

Таким образом, насос может быть установлен на высоте 4,5 м над уровнем жидкости в ёмкости. [1]

7. Расчёт теплообменника-подогревателя

Необходимо рассчитать и подобрать нормализованный вариант конструкции кожухотрубчатого испарителя с получением G2 = 0,83 кг/с паров водного раствора Na2SO4w, кипящего при небольшом избыточном давлении и температуре t2 = 125,26 °С. Na2SO4 имеет следующие физико-химические характеристики:

ρ2 = 1071 кг/м3;

ρп = 1,243 кг/м3;

μ2 = 0,26 ∙ 10-3 Па ∙ с;

λ2 = 0,342 Вт/(м ∙ К);

σ2 = 0,0766 Н/м;

с2 = 3855 Дж/(кг ∙ К);

r2 = 2198 ∙ 103 Дж/кг

В качестве теплоносителя будет использован насыщенный водяной пар давлением 0,4 МПа. Удельная теплота конденсации r1 = 2135 ∙ 103 Дж/кг, t1 = 143,5 °С. Физико-химические характеристики конденсата при температуре конденсации: ρ1 = 923 кг/м3; μ1 = 0,192 ∙ 10-3 Па ∙ с; λ1 = 0,685 Вт/(м ∙ К).

Для определения коэффициента теплоотдачи от пара, конденсирующегося на наружной поверхности труб высотой Н, используем формулу:

(37)

где для вертикальных поверхностей а = 1,21 м, l = Н м.

Коэффициент теплоотдачи к кипящей в трубах жидкости определим по формуле:

Для определения поверхности теплопередачи и выбора конкретного варианта конструкции теплообменного аппарата необходимо определить коэффициент теплопередачи. Его можно рассчитать с помощью уравнения аддитивности термических сопротивлений на пути теплового потока: