Главная страница
Навигация по странице:

  • 5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БАРБОТАЖНОГО УСТРОЙСТВА

  • Результаты расчетов вакуумного деаэратора

  • 1. Тепловой баланс

  • 2. Тепловой и гидравлический расчет струйного отсека

  • 3. Расчет перепускной тарелки

  • 4. Расчет процесса дегазации воды

    		•

    «Расчет и проектирование вакуумного деаэратора» 2 вариант. Пояснительная записка. Основные условные обозначения и индексы


    Скачать 462.55 Kb.
    НазваниеОсновные условные обозначения и индексы
    Анкор«Расчет и проектирование вакуумного деаэратора» 2 вариант
    Дата24.08.2022
    Размер462.55 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаПояснительная записка.docx
    ТипРеферат
    #652509
    страница3 из 4
    1   2   3   4

    4. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ДЕГАЗАЦИИ ВОДЫ
    Расчет процесса дегазации воды основан на определении коэффициентов десорбции О2 и СО2 и вычислении необходимой площади барботажного листа для удаления этих газов из воды до значений, требуемых по заданию.

    Расчет концентраций кислорода и свободного диоксида углерода , мг/кг, на верхней тарелке производится с помощью эмпирических формул
    (К.34)

    где - содержание О2 в исходной воде;

    рд = 0,23 кгс/см2 – давление в деаэраторе;

    tн.п = 61,74 °С – температура насыщения при давлении в деаэраторе.



    (К.35)

    где - содержание СО2 в исходной воде.



    В отсеках вакуумных деаэраторов с поперечным омыванием пучка струй концентрация кислорода , мг/кг, в конце струйного потока вычисляется по формуле
    (К.36)



    где В1 = 0,0318 – эмпирический коэффициент, зависит от температуры исходной воды и давления в деаэраторе, определяется по номограмме (рис. 4.).

    Концентрация свободного диоксида углерода , мг/кг, в конце струйного потока вычисляется по формуле

    (К.37)

    где tвх, tвых – температуры воды в начале и в конце струйного потока, °С; Е = 0,044– коэффициент, зависящий от давления в деаэраторе и температуры исходной воды, определяется по номограмме (рис. 5.).



    Рис. 5. Зависимость коэффициента Е от абсолютного давления в деаэраторе

    и температуры исходной воды
    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    Далее производится расчет процесса дегазации на барботажном листе. Исследование непровальных барботажных листов показало, что процесс дегазации воды происходит за счет двух факторов: увлечения газовых пузырьков потоком пара и турбулентной диффузии.

    Интенсивность потока жидкости на барботажном листе J, м3/(м·ч), вычисляется по формуле
    J=Vв/a (К.38)
    где Vв – объемный расход воды на входе в барботажное устройство, м3/ч; а – длина переливного порога, м.

    Расход воды на входе в барботажное устройство представляет собой сумму расходов исходной воды и пара, сконденсировавшегося в струйном отсеке
    (К.39)

    где плотность воды на входе в барботажное устройство;

    ρв = 988,24 кг/м3 при 30% нагрузке деаэратора,

    ρв = 986,56 кг/м3 при 100% нагрузке деаэратора,

    ρв = 986,09 кг/м3 при 120% нагрузке деаэратора;
    Величина а = 0,63 м, - длина переливного порога, определяется по приложению, табл. В.
    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    Скорость течения жидкости по барботажному листу wв, м/ч, определяется по формуле
    (К.40)

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    где hдин – высота динамического слоя жидкости, который остался бы на барботажном листе после разрушения двухфазного потока, м.

    Одной из основных характеристик, определяющих эффект дегазации на непровальном барботажном листе, является динамический напор водяного пара в рабочем сечении барботажного листа , кгс/см2. Увеличение эффекта дегазации происходит до определенных значений динамического напора потока водяного пара. Оптимальными значениями, используемыми для расчетов, можно считать: для кислорода = 95·10–3 кгс/см2, для диоксида углерода 115·10–3 кгс/см2 [2К].

    В общем случае величина определяется по графикам в зависимости от отношения концентраций газа на входе и на выходе с барботажного листа [2К].

    В диапазоне изменения от 15·10–3 до 150·10–3 кгс/см2 (принимаем ) высоту динамического слоя жидкости рекомендуется определять по формуле

    (К.41)

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    где h0 – высота слоя жидкости на листе при отсутствии барботажа, м.
    (К.42)

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    где hп.п – высота переливного порога, принимается равной 0,1 м.

    Для определения коэффициентов десорбции ( массопередачи) кислорода и диоксида углерода в [2К] рекомендуются следующие формулы:
    (К.43)

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    (К.44)

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    где dо – ширина щели или диаметр отверстий на барботажном листе, рекомендуется принимать для щелей 0,03÷0,05 см, для отверстий 0,05÷0,08 см; σ – коэффициент поверхностного натяжения системы вода-пар, принимается равным 0,07 кгс/см.

    Средний концентрационный напор газа на барботажном листе ΔСср, мг/кг, определяется по формуле

    (К.45)
    где Сн, Ск – концентрации О2 или СО2 в воде при входе и при выходе с барботажного листа, мг/кг; Сн.р, Ск.р – концентрации удаляемого газа в жидкости, равновесные с начальной и конечной концентрацией газа на барботажном листе, мг/кг.

    Так как расход пара, покидающего барботажный лист, значительно превосходит расход выделившихся газов, то величины Сн.р и Ск.р оказываются равными практически нулю и в расчетах ими можно пренебречь.

    В расчетах по формуле (К.45) конечную концентрацию диоксида углерода на барботажном листе принять равной 0,01 мг/кг.





    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    Необходимая площадь барботажного листа для удаляемого газа находится из уравнения массопередачи

    (К.46)



    где Gг – количество удаляемого газа, кг/ч; K – коэффициент массопередачи для соответствующего газа, м/ч; ΔСср – средний концентрационный напор газа на барботажном листе, кг/м3; ρв =983,2 кг/м3 средняя плотность воды на барботажном листе, при t= 60 °С; F – площадь барботажного листа, м2.

    Количество удаляемого газа можно определить исходя из расхода воды на входе в барботажное устройство (Gи.в+G'п), т/ч, и разности начальной Сн и конечной Ск, мг/кг, концентраций этого газа на барботажном листе
    (К.47)

    Количество удаляемого кислорода;

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    Количество удаляемого диоксида углерода;

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    Необходимая площадь барботажного листа для удаляемого кислорода:

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    Необходимая площадь барботажного листа для удаляемого диоксида углерода:

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    Фактическое значение рабочей площади барботажного листа Fр, м2, не должно быть меньше наибольшего из необходимых значений для О2 и СО2, а также должно выбираться исходя из конструктивных соображений, т. е. учитывать принятый диаметр барботажного листа, размер сектора для удаления воды, диаметр перепускных труб и т. д.).
    5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БАРБОТАЖНОГО УСТРОЙСТВА
    В ходе гидравлического расчета барботажного устройства определяются скорости пара и воды в отверстиях барботажного листа. С этой целью сначала определяется необходимая площадь отверстий на барботажном листе Fo, м2, по формуле
    (К.48)
    где Fр=0,33 м2– фактическое значение рабочей площади барботажного листа, (принимается по конструктивным соображениям).



    Фактическая площадь отверстий на барботажном листе , м2, определяется по табл. В. Далее определяется минимально допустимая скорость пара wmin, м/с, в отверстиях барботажного листа
    (К.49)



    Расход пара через барботажный лист Gб.л, т/ч, представляет собой разность между расходами пара, подводимого к барботажному устройству и отводимого в перепускные трубы
    Gб.л=Gп-Gпер (К.50)

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    где Gп, Gпер – расходы пара, подводимого к барботажному устройству и отводимого в пароперепускные трубы, т/ч.

    Расход пара Gпер, т/ч, отводимого в пароперепускные трубы, определяется как разность расхода пара в горловине перепускной тарелки и расхода пара, идущего собственно на барботаж
    (К.51)

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    где Gп.б – расход пара на собственно барботаж, т/ч.

    Величина Gп.б, т/ч, определяется по формуле
    (К,52)



    где wпγп – приведенная весовая скорость пара принимается равной 0,15÷0,20 кг/(м2·с).

    Скорости пара в отверстиях барботажного листа wл и в перепускных трубах wпер, м/с, определяются по соответствующим формулам
    (К.53)

    для 30% нагрузки.

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.
    (К.54)

    для 100% нагрузки.

    для 120% нагрузки.

    где Fпер=0,0970 м2– общая площадь сечения перепускных труб, определяется по прил. Г. vп=7,1262 м3/кг – удельный объем пара.

    Скорость пара в отверстиях барботажного листа, рассчитанная по формулам (К.53), не должна быть меньше минимально допустимой скорости пара, определенной по формуле (К.49).

    Гидравлическим расчетом барботажного устройства завершается расчет основных рабочих параметров вакуумного деаэратора.
    Результаты расчетов вакуумного деаэратора
    Таблица Г

    Наименование

    показателей
    Расчетная формула или способ определения
    Результат для нагрузки

    деаэратора

    30 %
    100 %
    120 %

    1
    2
    3
    4
    5

    1. Тепловой баланс

    Количество химически умягченной воды Gи.в, т/ч
    По техническому заданию
    31,5
    105
    126

    Энтальпия химически умягченной воды iи.в, ккал/кг
    По термодинамическим

    таблицам [4К]
    45
    45
    45

    Теплота, подведенная с химически умягченной водой

    Qи.в, Гкал/ч


    1,2
    3,89
    4,66

    Количество выпара Gвып, т/ч
    5 кг на 1 т деаэрированной воды
    0,225
    0,750
    0,900

    Энтальпия выпара iвып, ккал/кг
    По термодинамическим

    таблицам [4К]
    624
    624
    624

    Отведено теплоты с выпаром Qвып, Гкал/ч


    0,14
    0,47
    0,56

    Количество деаэрированной воды (производительность) Gпр, т/ч
    По техническому заданию
    45
    150
    180

    Энтальпия деаэрированной воды, iд.в, ккал/кг
    По термодинамическим

    таблицам [4К]
    59,97
    59,97
    59,97

    Отведено теплоты с деаэрированной водой Qд.в, Гкал/ч


    2,7
    9,0
    10,8

    Количество теплоты, необходимое для нагрева воды в деаэраторе ΔQд, Гкал/ч


    1,5
    5,11
    6,14

    Расход теплоты на деаэратор ΣQ, Гкал/ч


    1,64
    5,6
    6,7

    Энтальпия насыщенного пара при давлении в деаэраторе iп, ккал/кг
    По термодинамическим

    таблицам [4К]
    632,4
    632,4
    632,4

    Расход насыщенного пара на деаэратор Gп, т/ч


    2,9
    9,8
    11,71

    2. Тепловой и гидравлический расчет струйного отсека

    Высота струи L, мм
    Принимается по [2К]
    500
    500
    500

    Диаметр отверстий на тарелке dо, мм
    Принимается по [2К]
    6
    6
    6

    Шаг отверстий на тарелке (расположение по треугольнику)

    s, мм
    Принимается по [2К]
    18
    18
    18

    Расход воды через верхнюю тарелку Gи.в, т/ч
    По техническому заданию
    31,5
    105
    126

    Температура воды на верхней тарелке tи.в, °C
    По техническому заданию
    37
    37
    37

    Гидростатический уровень воды на верхней тарелке hгс, мм
    Предварительно принимается, а затем уточняется по формуле (К.19)
    60
    60
    65

    Скорость воды в отверстиях верхней тарелки wо, м/с
    По формуле (К.17)
    0,73
    0,73
    0,76

    Число отверстий на тарелке

    N, шт.
    По формуле (К.18)
    33
    109
    126

    Средняя скорость пара, набегающего на струйный поток

    , м/с
    Принимается предварительно и уточняется расчетом по формуле (К.26) или (К.27)
    0,138
    0,575
    0,724

    Температура воды в конце струйного потока tвых, °С
    По формуле (К.20)
    49,53
    53,05
    54,02

    Количество пара, сконденсировавшегося в струйном отсеке , т/ч
    По формуле (К.21)
    0,035
    0,206
    0,276

    3. Расчет перепускной тарелки

    Высота борта тарелки Hб, мм
    Принимается согласно [2К]
    200
    200
    200

    Максимальный уровень воды на тарелке hmax, мм
    Принимается согласно [2К]
    70
    70
    70

    Допустимое значение скорости пара в горловине тарелки

    , м/с
    По формуле (К.28)
    49
    49
    49

    Диаметр горловины тарелки Dгор, м
    Принимается с учетом

    по [2К]
    0,63
    0,63
    0,63

    Площадь горловины для прохода пара Fгор, м2
    По формуле (К.29)
    0,08
    0,08
    0,08

    Расход пара в горловине

    , т/ч
    По формуле (К.30)
    0,58
    2,75
    3,66

    Скорости пара в горловине тарелки , м/с
    По формуле (К.31)
    14,5
    69,5
    90,6

    Площадь отверстий для слива воды с перепускной тарелки при максимальном уровне воды

    Fп.т, м2
    По формуле (К.32)
    0,065
    0,065
    0,065

    Центральный угол выреза в перепускной тарелке αy
    Принимается по табл. В
    27
    27
    27

    Фактический уровень воды на перепускной тарелке , мм
    По формуле (К.33)
    1,7
    18,5
    26,7

    4. Расчет процесса дегазации воды

    Концентрация кислорода на верхней тарелке , мг/кг
    По формуле (К.34)
    5,80
    5,80
    5,80

    Концентрация диоксида углерода на верхней тарелке

    , мг/кг
    По формуле (К.35)
    9,62
    9,62
    9,62

    Концентрация кислорода в конце струйного потока , мг/кг
    По формуле (К.36)
    3,26
    3,26
    3,26

    Концентрация диоксида углерода в конце струйного потока , мг/кг
    По формуле (К.37)
    5,77
    6,05
    6,10

    Интенсивность потока жидкости на барботажном листе

    J, м3/(м·ч)
    По формуле (К.38)
    0,05
    0,2
    0,2

    Скорость течения воды по барботажному листу wв, м/ч
    По формуле (К.40)
    6,67
    2,38
    2,29

    Коэффициент десорбции кислорода на барботажном листе

    , м/ч
    По формуле (К.43)
    5,92
    1,783
    2,071

    Коэффициент десорбции диоксида углерода на барботажном листе , м/ч
    По формуле (К.44)
    3,86
    1,158
    1,345

    Средний концентрационный напор кислорода на барботажном листе , мг/кг
    По формуле (К.45)
    0,768
    0,768
    0,768

    Средний концентрационный напор диоксида углерода на барботажном листе , мг/кг
    По формуле (К.45)
    0,906
    0,943
    0,950

    Необходимая площадь барботажного листа для удаления кислорода , м2
    Из формул (К.46), (К.47)
    0,18
    0,20
    0,21

    Необходимая площадь барботажного листа для удаления диоксида углерода , м2
    Из формул (К.46), (К.47)
    0,41
    0,47
    0,48

    Фактическая рабочая площадь барботажного листа Fр, м2
    По конструктивным соображениям
    0,33
    0,33
    0,33

    5. Гидравлический расчет барботажного устройства

    Необходимая площадь отверстий на барботажном листе

    Fo, м2
    По формуле (К.48)
    0,017
    0,017
    0,017

    Фактическая площадь отверстий на барботажном листе Foф, м2
    Принимается по табл. В
    0,0649
    0,0649
    0,0649

    Минимально допустимая скорость пара в отверстиях барботажного листа wmin, м/с
    По формуле (К.49)
    55,1
    55,1
    55,1

    Расход пара через барботажный лист Gб.л, т/ч
    По формуле (К.50)
    0,30
    0,93
    1,04

    Расход пара через пароперепускные трубы (три трубы Dнар=219 мм, s = 8 мм) Gпер, т/ч
    По формуле (К.51)
    -
    0,101
    0,186

    Скорость пара в отверстиях барботажного листа wл, м/с
    По формуле (К.53)
    52,6
    162,7
    182,2

    Скорость пара в перепускных трубах wпер, м/с
    По формуле (К.54)
    -
    19,4
    35,7
    1   2   3   4

    написать администратору сайта