«Расчет и проектирование вакуумного деаэратора» 2 вариант. Пояснительная записка. Основные условные обозначения и индексы
Скачать 462.55 Kb.
|
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
|