4.1.1.1 Lượng nước lạnh cần ngưng tụ Tính theo công thức VI.51 ( STQTTB T2):
Gn = (( ))
2 2
2 d c n
c n
t t c
t c i W
−
− , kg/h; W - lượng hơi ngưng đi vào thiết bị ngưng tụ, kg/h; i - Nhiệt lượng riêng của hơi ngưng, tra theo nhiệt độ hơi thứ ở bảng I.251 ( STQTTB T1) j/kg; t2d , t2c - Nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh, 0C;
Cn - Nhiệt dung riêng trung bình của nước, j/kg.độ;
Baớng tờnh Gn nhổ sau:
W2(kg/h) i(i/kg) C(i/kgõọỹ) t2õ(choỹn) t2c(choỹn) Gn(kg/h)
2451.774 2617103.944 4108.978 25.000 40.000 97568.083
4.1.1.2 Thể tích không khí và khí không ngưng cần hút ra khỏi thiết bị
Theo công thức VI.49 ( STQTTB T2) thể tích không khí và khí không ngưng cần lấy hút ra:
Vkk =
h kk kk
p P
t G
−
+ ) 273 (
288 , m3/s; R = 288 hằng số khí đối với không khí, j/kg.độ;
tkk - Nhiệt độ ngưng tụ của khụng khớ; Gkk - Lượng khụng khớ cần hỳt, kg/s; P - Aùp suất chung của hồn hợp trong thiết bị ngưng tụ, N/m2; ph - Aùp suất riờng phần của hơi nước trong hỗn hợp, N/m2;
Tênh tkk = t2â + 4 + 0.1(t2c- t2â),0C; VI.50 ( STQTTB T2) = 25 + 4 + 0.1*(40 - 25) = 30.5, 0C;
Aùp suất chung của hồn hợp lấy P = Pnt = 0.25 at;
Aùp suất riờng phần tra theo nhiệt độ của khụng khớ ph = 0.0447, at;
Lượng không khí cần hút tính theo công thức VI.47 ( STQTTB T2):
Gkk = 0.000025W + 0.000025Gn + 0.01W, kg/s;
W2(kg/s) Gn(kg/s) Gkk(kg/s) 0.68104833 27.10224522 0.013603071 Vậy thể tích không khí tính được ở bảng dưới:
Rkk Gkk(kg/s) tkk(0C) p(at) ph(at) Vkk(m3/s)
288.0000 0.0136 30.5000 0.2500 0.0447 0.0590
4.1.2 Kích thước của thiết bị ngưng tụ
4.1.2.1 Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ
Thường người ta lấy năng suất tính toán thiết bị ngưng tụ lớn gấp rưỡi năng suất thực tế của nó; Khi đó đường kính trong thiết bị ngưng tụ có thể tính theo công thức:
Dtr = 1.383
h h
W ω
ρ , m; W - lượng hơi ngưng tụ, kg/s; ρh - Khối lượng riêng của hơi, tra theo nhiệt độ của hơi trong thiết bị ngưng tụ ở bảng I.251 ( STQTTB T1) kg/m3; ϖ − Vận tốc của hơi trong thiết bị ngưng tụ, m/s; Chọn ϖ = 30 m/s đối với thiết bị ngưng tụ làm việc ở áp suất từ 0.2 - 0.4 at;
Bảng tính đường kính trong như sau:
W2(kg/s) ρ(kg/m3) ω(m/s) Dtr(m)
0.681 0.157 30.000 0.525
4.1.2.2 Kích thước tấm ngăn
Chọn tấm ngăn có dạng hình viên phân để thiết bị làm việc tốt. Như vậy chiều rộng của tấm ngăn tính theo công thức VI.53 ( STQTTB T2):
b = 2 Dtr
+ 50,mm; Dtr - Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, mm;
= 5252 + 50 = 312.6 mm;
Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ. Thiết bị ngưng tụ làm nguội bằng nước sạch nên chọn đường kính lỗ d = 2 mm;
Tổng diện tích bề mặt của các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ, nghiã là trên một cặt tấm ngăn:
f =
c
Gc
ω , m2; Gc - Lưu lượng nước, kg/m3; ϖ = 0.62 m/s Khi chọn chiều cao gờ ngăn bằng 40 mm;
Tênh Gc =
n
Gn
ρ , Gn , ρn lưu lượng và khối lượng riêng của nước, kg/s và kg/m3;
= 997.08027.102 = 0.046, kg/m3; Baớng tờnh f nhổ sau:
ϖc(m/s) Gc(m3/s) f(m2)
0.620 0.027 0.044
Chiều dày tấm ngăn chọn δ = 4 mm;
Các lỗ xếp theo hình lục giác. Nên bước của các lỗ xác định theo công thức:
t = 0.866 d ftb
f , mm; d - Đường kính lỗ,mm;
ftb
f - Tỉ số giữa tổng số
diện tích tiết diện các lỗ với diện tích tiết diện của thiết bị ngưng tụ, thường bằng 0.025 - 0.1;
Giạ trở choỹn ftb
f = 0.05;
Bước ống tính như dưới:
d(m) f/ftb(m2) t(mm)
0.002 0.1 0.548
4.1.2.3 Chiều cao của thiết bị ngưng tụ Mức độ đun nóng được xác định theo công thức:
P =
d bh
d c
t t
t t
2 2 2
−
− ; t2đ , t2c - Nhiệt độ đầu và cuối của nước tưới vào thiết bị, 0C; tbh - Nhiệt độ của hơi bão hoà ngưng tụ, 0C;
Baớng tờnh P nhổ sau:
Dựa vào P ta tra được các thông số của thiết bị ngưng tụ theo bảng VI.7 ( STQTTB T2):
Số bậc Số ngăn
Khoaíng cách giữa
cạc ngàn(mm)
Thời gian rơi qua từng bậc(s)
Mức độ đun nóng khi đường kính của tia
nước là 2 mm
2 4 300 0.35 0.383
Chiều cao hữu ích của thiết bị ngưng tụ: H = 4*300 = 1200 mm;
Các thông số của Baromet theo đường kính tra ở bảng VI.8 ( STQTTB T2):
Kí hiệu kích thước Đường kính
trong mm t2â(0C) t2c(0C) tbh(0C) P
25 40 64.2 0.383
600
Chiêu dày của thiết bị(S) 5
Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp thiết bị(a) 1300 Khoảng cách từ ngăn cuối cùng đến đáy thiết bị(P) 1200 Khoảng cách giữa tâm thiết bị ngưng tụ và thiết bị thu
hồi 725
Chiều cao của hệ thống thiết bị ngưng tụ(H) 4550 Chiều rộng của hệ thống thiết bị(T) 1400 Đường kính của thiết bị thu hồi(D1)û 400
Chiều cao của thiết bị thu hồi(h1) 1440 4.1.2.4 Các kích thước của ống Baromet
Đường kính trong của ống Baromet tính theo công thức VI.57 ( STQTTB T2):
d = πω
.
) (
004 .
0 Gn +W
,m; ϖ − Tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng đã ngưng chảy trong ống Baromet, m/s; Thường lấy ϖ = 0.5 - 0.6 m/s;
Bảng tính đường kính trong của ống Baromet tính dưới bảng sau:
Gn(kg/s) W2(kg/s) w(m/s) dB(m)
27.102 0.681 0.600 0.243
Chiều cao của ống Baromet xác định theo công thức:
H = h1+ h2 + 0.5 m , m;(1)
Trong đó h1 - chiều cao cột nước trong ống Baromet cân bằng với hiệu số giữa áp suất khí quyển và áp suất trong thiết bị ngưng tụ.
h1 = 10.33760b , m;(2) VI.59 ( STQTTB T2) ; b - Âọỹ chỏn khọng trong thiết bị ngưng tụ. mmHg;
= 10.33*
760 760
25 . 0 1−
= 7.7475,m;
Và h2 - Chiều cao cột nước trong ống Baromet cần khắc phục toàn bộ trở lực khi nước chảy trong ống:
h2 = ω2g2 (2.5+λHd +),m;(3) VI.61 ( STQTTB T2) Với λ - Hệ số trở lực do ma sát khi nước chảy trong ống.
Để tính λ thì cần kiểm tra chế độ chảy của dòng chất lỏng trong ống, cụ thể là chuẩn Re tờnh nhổ sau:
Re = dρωà c ;
d(m) ρ(kg/m3) wc(m/s) à Re
0.243 997.080 0.620 0.000456 0
329259.460
So sánh thấy Re > 100000 nên dòng chảy trong ống là chảy xoáy. Hệ số λ tính cho trường hợp này như sau:
5 . 0
1
λ = 1.738+2lg(nr ) ; 1-112 (QT vaì TBCNHH T1 )
r - Bán kính trong của ống Baromet, m; n = εr - Độ nhám tương đối; Chọn ε = 0.1 mm - Độ nhám của bề mặt ống, mm;
Đại lượng λ tính ở bảng dưới như sau:
r(m) ε(m) n λ
0.121 0.100 0.823 0.086
Dựa và các giá trị tính được ở (1), (2), (3) ta có chiều cao ống Baromet H = 10.320,m;