2.8 Проверка принятого гидравлического сопротивления

Гидравлическое сопротивление одной тарелки:

, (33)

где - сопротивление сухой тарелки, Па;

- сопротивление, вызванное силами поверхностного натяжения, Па;

- статическое сопротивление слоя жидкости на тарелке, Па.

Сопротивление сухой тарелки:

, (34)

где - коэффициент сопротивления ( = 1,82).

Сопротивление, вызванное силами поверхностного натяжения:

, (35)

где - поверхностное натяжение, Н/м;

- эквивалентный диаметр, = = 3 мм = 0,003 м.

Статическое сопротивление:

, (36)

где - высота сливного порога, = 45 мм = 0,045 м;

- высота уровня жидкости над сливным порогом, м;

- относительная плотность парожидкостного слоя (пены), = 0,5.

, (37)

где - объемный расход жидкости, стекающей по колонне, м³/с;

- периметр слива, м.

1) Для верхнего сечения:

Па;

Па;

м/с;

м

Па;

Па.

2) Для нижнего сечения:

Па;

Па;

м/с;

м;

Па;

Па.

Общее гидравлическое сопротивление:

. (38)

Па

Расчетное значение меньше принятого = 8000 Па.

3 РАСЧЕТ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ (ПОДОГРЕВАТЕЛЯ)

3.1 Определение тепловой нагрузки и расход горячего теплоносителя

Рисунок 5- Принципиальная схема подогревателя

Тепловую нагрузку подогревателя находим из уравнения теплового баланса для холодного теплоносителя:

Q₂ = G₂ C₂ (t_2к - t_2н ), (39)

где t_2н и t_2к - температура смеси на входе и выходе из подогревателя, ˚С;

C₂ – теплоемкость смеси при средней температуре в подогревателе, кДж/(кг∙К);

G₂ = G_f.

Среднюю температуру смеси t_2ср принимаем как среднее арифметическое между начальной и конечной температурой смеси:

t_2ср = (t_2к + t_2н)/2 = (101,8 + 20)/2 = 60,9˚С

Теплоемкость смеси:

C₂ = C_A x_f + C_B (1 - x_f), (40)

где C_A и C_B – теплоемкости воды и уксусной кислоты при средней температуре смеси, кДж/(кг∙К) [2, c.562].

C_А = 4,40 кДж/(кг∙К),

C_B = 2,18 кДж/(кг∙К).

C₂ = 4,40 ∙ 0,45 + 2,18 (1 – 0,45) = 3,18 кДж/(кг∙К)

Тогда тепловая нагрузка подогревателя:

Q₂ = 0,333 ∙ 3,18 (101,8 – 20) = 86,62 кВт.

Тепловая нагрузка подогревателя для горячего теплоносителя:

Q₁ = G₁ ∙ r₁, (41)

где r₁ – удельная теплота парообразования водяного пара, кДж/кг;

G₁ – массовый расход пара, кг/с.

При давлении пара Р = 3кгс/см² температура пара t_1н = 132,9 ˚С, а удельная теплота парообразования r₁ = 2171 кДж/кг.

Пренебрегая потерями, принимаем, что Q₁ = Q₂, тогда:

G₁ = Q₁/ r₁ = Q₂ / r₁

G₁ =86,62 / 2171 = 0,040 кг/с