Основи розрахунку теплообмінних апаратів і станцій для приготування цукрових сиропів і карамельної маси

Основи теплотехнічних розрахунків

При визначенні витрат теплоносія (пара) і величини поверхні нагрівання теплообмінника зазвичай складаються розрахункові рівняння теплового балансу і теплопередачі.

Загальна кількість тепла, що витрачається на нагрів, розчинення продукту і випарювання вологи, з урахуванням втрат тепла в загальному вигляді виражається формулою (в Дж)

image001

(1-9)

де Q1, Q2, Q3 - відповідні статті витрат корисного тепла, що витрачається на нагрів, розчинення і випарювання складових частин продукту, Дж;

Qп - втрати тепла зовнішньою поверхнею апарату в навколишнє середовище випромінюванням і конвекцією, Дж.

При розрахунку апаратів безперервної дії витрата тепла по всіх статтях обчислюється в Вт (Дж / с) або Дж / ч.

Витрата тепла на нагрів кожного з компонентів оброблюваного продукту визначається за формулою (в Дж)

image003 (1-10)

де G-кількість відповідного компонента нагрівається продукту, кг;

з-питома теплоємність компонента, Дж / (кг * К);

tk і tн- кінцева і початкова температури компонента, ° С.

Теплоємність більшості продуктів залежить від температури. Так наприклад:

питома теплоємність цукру з = 1000 + 7,25t Дж / (кг * К) (1.11)

питома теплоємність патоки з = 1714 + 5,76t Дж / (кг * К). (1.12)

Теплоємність цукрових розчинів, в тому числі цукрово-патокового сиропу і карамельної маси, залежить від температури і концентрації. Її можна підрахувати за формулою В. В. Яновського [в Дж / (кг • К)]

з = 4190 - (2514-7,540t) * а, (1.13)

де а концентрація цукру в розчині, кг / кг.

Питому теплоємність води в практичних розрахунках можна приймати на рівні 4190 Дж / (кг • К) [1 ккал / (кг • град)].

Витрата тепла на розчинення кристалів (наприклад, цукру) визначається за формулою (в Дж)

Q2= Gqк, (1-14)

де G - кількість продукту, кг;

qк - прихована теплота розчинення або кристалізації 1 кг продукту, що дорівнює для цукру 4190 Дж.

Витрата тепла на випаровування вологи (в Дж) визначається за формулою

Qз =D2г, (1-15)

де D2 - кількість випаровується вологи, кг;

r -скритая теплота випаровування, Дж / кг; визначається по таблиці термодинамічних властивостей пара в залежності від температури або тиску (див. додаток).

Кількість випаровується вологи (в кг) при зміні концентрації продукту можна визначити шляхом спільного рішення рівнянь балансу сухих речовин

Gc.в=G1a1=G2a2 (1-16)

і рівняння матеріального балансу

Тоді (1-17) (1-18)image006

де Gc.в -кількість сухих речовин в продукті, кг;

G1 - кількість товару, що підлягає випаровуванню, кг;

G2 - кількість готового продукту, кг;

a1- початковий зміст (концентрація) сухих речовин в продукті, кг / кг;

а2 - кінцевий вміст сухих речовин в готовому продукті, кг / кг.


Якщо волога випаровується з поверхні розчину без помітної зміни його концентрації, то

D2 = 3600KF (р - φр1) Τ, (I-19)

де К - коефіцієнт пропорційності, що залежить від швидкості повітря і фізичних властивостей випарює продукту, кг / (м2-с * МПа);

F - площа поверхні випаровування, м2;

τ - тривалість процесу випаровування, с;

р - пружність насичених парів випарює продукту, МПа, при температурі середовища (визначається по таблиці додатка);

р'- пружність насичених парів випарює продукту, МПа, при температурі навколишнього повітря (визначається по таблиці додатка);

φ-відносна вологість повітря (ср = 0,65-7-0,75).

коефіцієнт пропорційності К ДЛЯ води можна визначити за формулою

K= 0,0745 (ʋр)0,8(1-20)

де ʋ-швидкість повітря, м / с;

ρ-щільність повітря, кг / м3.

При випаровуванні води в залежності від швидкості повітря коефіцієнт пропорційності К має наступні значення:

V0,51,01,52,0
К0,0360,0830,1140,145

Втрати тепла в навколишнє середовище через зовнішні стінки апарату випромінюванням і конвекцією можна визначити формулою (в Вт)

Qп = Faαk(tст tв) (1-21)

де Fa - площа зовнішньої поверхні апарату, м2;

αк- коефіцієнт тепловіддачі, Вт / (м2 * К);

tст і tв- температура стінки і навколишнього повітря, ° С.

Коефіцієнт тепловіддачі (сумарний) за умови, якщо апарат знаходиться в закритому приміщенні і t не перевищує 150 ° С, наближено

підраховується за формулою [в Вт / (м2 • К)]

αк - 9,76 + 0,07 (tст -tв). (I-22)

Кількість гріє водяної пари на один цикл для апаратів періодичної дії, в яких пар повністю конденсується, визначається за формулою (в кг)

image007(1-23)

де Qзагальний - загальна витрата тепла на один цикл, включаючи втрати в навколишнє з ду, Дж;

i1"і i1'-Відповідно ентальпія пари, що гріє і конденсату, Дж / кг (див. Додаток).

Часовий витрата пара для тих же апаратів буде (в кг / год)

image009 (1-24)

де τ-тривалість циклу, год.

У Темперуючі машини, що працюють зі сталим тепловим режимом, гріючийпар витрачається лише на компенсацію втрат тепла в навколишнє середовище. Його витрата (в кг / год) визначається за формулою

image011 (1-25)

де Qп - втрати тепла в навколишнє середовище, Вт;

i »-Ентальпія пари, що гріє, Дж / кг;

i'-ентальпія конденсату, Дж / кг.

Витрата пара для апаратів безперервної дії (в кг / с) визначається за формулою (1-23). Але в цьому випадку загальна витрата тепла Qзагальний обчислюється у ВАТ.

Витрата рідинних теплоносіїв (наприклад, води) визначається за формулою (в кг / с)

image013 (1-26)

де з-питома теплоємність теплоносія, Дж / (кг-К);

tн і tк- початкова і кінцева температури теплоносія, ° С.

Площа поверхні теплообміну апаратів визначається з рівняння теплопередачі через стінку

Qпідлога= FkкрΔtτ (1-27)

звідки площа поверхні теплообміну апарату (в м2)

image015 (1-28)

Тривалість теплового процесу в апараті періодичної дії (в с) складе

image017 (1-29)

де Qпідлога - витрата корисного тепла в апараті, Дж;

F-площа поверхні теплообміну апарату, м2;

kср - середній коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м2* К);

Δt - середній температурний напір між теплоносієм і середовищем, що сприймає тепло, ° С.

При розрахунку апаратів безперервної дії витрата тепла обчислюється у ВАТ, у формулі (1-28) тривалість процесу приймається τ = 1с.

Середня різниця температур Δt залежить від характеру теплового процесу. Якщо при теплообміні між двома потоками початкову і кінцеву температури одного потоку позначити через t1"І t1', А другого-через t2'І t2«, То процес можна представити графічно для випадків прямотока і противотока (рис. 23).image019

Мал. 23. Графік зміни температур теплоносіїв: а - при прямотоке; б - при противотоке; в - при конденсації пари, що гріє.

При прямотоке і противотоке, а також при постійній температурі однієї з середовищ, наприклад при конденсації пари, що гріє (рис. 23, в), середній температурний напір визначиться як среднелогаріфміческій за формулою


image021 (1-30)

тут Δtб і Δtм - відповідно більший або менший температурний напір між теплоносіями на початку і кінці поверхні теплообміну.

Якщо ж <1,8, то середній температурний напір можна визначати як середньоарифметичний

image023 (1-31)

Якщо то замість формули (1-30) можна користуватися формулою

image027 (1-32)

Коефіцієнт теплопередачі від нагріваючої середовища до нагрівається через одношарову стінку [в Вт / (м2 • К)] визначається за формулою

(1-33)

image029(1-33)

де α1 - коефіцієнт тепловіддачі від теплоносія до стінки, Вт / (м2-К);

α2 - коефіцієнт тепловіддачі від стінки до нагрівається середовищі, Вт / (м2-К);

s - товщина стінки, м;

ƛ - коефіцієнт теплопровідності матеріалу стінки, Вт / (м * К).

При уварюванні продукту в апаратах періодичної дії внаслідок зміни концентрації продукту змінюється і коефіцієнт теплопередачі, тому в наближених розрахунках апаратів періодичної дії слід приймати середній коефіцієнт теплопередачі.

Основи розрахунку сіроповарочний станції

Необхідну продуктивність дозаторів для подачі складових частин сиропу: цукру, патоки, води - можна визначити шляхом спільного рішення рівнянь матеріального балансу, заданої за рецептурою п порції цукру і патоки в сиропі і рівняння балансу вологи, що враховує вологість патоки, цукру і сиропу.

Рівняння матеріального балансу за 1 ч для даного випадку буде

П = Gсах+Gбезвихідь+Gводи (1-34)

де П - продуктивність по сиропу, кг / с;

Gсах, Gбезвихідь, Gводи - відповідно витрата подаються в розчинник цукру, пат і води, кг / с.

Пропорція сухих речовин цукру і патоки в сиропі згідно рецепта

image031 (1-35)

Рівняння балансу вологи для сиропу, що має певну вологість, буде

Пωс=Gсахωсах +Gбезвихідьωбезвихідь +Gводиωводи (1-36)

де ωс, ωсах, ωчас ωводи-відповідно вологість сиропу, цукру і патоки; при розрахунках їх можна приймати в наступних межах: ωс = 16 ÷ 18%, або 0,16-0,18 кг / кг; ωсах = 0,14 ÷ 0,15%, або 0,0014-0,0015 кг / кг ωбезвихідь= 18 ÷ 22%, або 0,18 - 0,22 кг / кг.

Вирішуючи спільно останні три рівняння і підставляючи в рівняння (1-36) замість Gбезвихідь і Gводи їх вираження з рівнянь (1-34) і (1-35), отримаємо необхідний витрата цукру, а отже і продуктивність дозатора (в кг / с)

image033 (1-37)

По знайденому витраті цукру витрата патоки визначиться з рівняння пропорції цукру і патоки (1-35), а витрата води - з рівняння матеріального балансу (1-34).

Загальна кількість тепла, необхідне для нагрівання складових частин сиропу, розчинення кристалів цукру і компенсації втрат тепла розчинником в навколишнє середовище, визначається за формулою (в Вт)

image035 (1-38)

де Gj - кількості складових частин сиропу, що подаються в розчинник, кг / с;

Δgj- зміна ентальпії складових частин сиропу, Дж / кг;

Gсах - кількість цукру, що подається в розчинник, кг / с;

gk - прихована теплота розчинення кристалів 1 кг цукру, Дж / кг (gк = 4190)

QП - втрати тепла в навколишнє середовище від випромінювання і конвекції (в Вт)

визначаються за формулами (1-21) і (1-22).

Слід мати на увазі, що у формулі (1-38)

image037(1-39)

де Gсах, Gбезвихідь, Gводи - витрата цукру, патоки, води (визначені за наведеними вище формулами), кг / с;

Δgсах, Δgбезвихідь, Δgводи - відповідно зміни ентальпії цукру, патоки і води при початковій і кінцевій температурах, Дж / кг.image039

Ентальпія зазначених продуктів (в Дж / кг) при початковій і кінцевій температурі визначається як gблагати = знtн і gкінь - зкtк. Для цього спочатку підраховується теплоємність цукру і патоки за формулами (1-11) і (1-12) при кінцевій (/ к) і початкової (/ н) температурах. При цьому початковою температурою цукру буде температура повітря приміщення, з якого він подається; початкова температура подаються в підігрітому вигляді патоки в межах 55-60 ° С, води 70-80 ° С.

Кінцевою температурою складових частин сиропу буде температура кипіння сиропу, яка визначається за розробленим графіком температур кипіння карамельних сиропів в залежності від заданої вологості карамельного сиропу ωс і тиску р (рис. 24) (в даному випадку для відкритого апарату- розчинника тиск атмосферний - 100 кПа). Наприклад, при вологості сиропу 16% і атмосферному тиску температура його кипіння за вказаною графіку буде приблизно 120 ° С.

При визначенні параметрів пари, що гріє слід мати на увазі, що температура пара повинна бути приблизно на 15-20 ° С вище температури кипіння сиропу; таким чином, в даному випадку температура пари, що гріє буде: tп = 120 + 20 = 140 ° С.

Витрата пара для розчинника визначається за формулою (1-23), як для апаратів безперервної дії. При розрахунку витрати пари за прийнятою температурі що гріє пара за допомогою таблиці додатка спочатку визначають потрібну тиск пари, що гріє р, а по ньому за допомогою тієї ж таблиці знаходять ентальпію пари, що гріє i "1 і конденсату I '1.

Площа поверхні нагрівання розчинника визначається як поверхня нагріву апарату безперервної дії, при цьому враховується тільки корисне тепло (без втрат в навколишнє середовище).

Для даного випадку корисне тепло для розчинника з формули (1-38) одно (в Вт)


image041(1-40)

Тоді формула для визначення поверхні нагрівання розчинника буде (в м2).

image043(1-41)

де kнкоефіцієнт теплопередачі при нагріванні, Вт / (м2-К) (можна приймати в середньому kн = 1500 ÷ 1740);


Δt - середня логарифмічна різниця температур теплоносія (пари, що гріє і суміші - сиропу, ° С; визначається за формулами (1-30) і (1-31).

У нашому випадку

image045 (1-42)

де Δt1 = тп - тн.Див (Тут tн.Див - початкова середня температура суміші компонентів сиропу);

& Dgr; t2 = тп- tк.Див (Тут tк.см - температура кипіння сиропу);

tп - температура пари, що гріє, ° С.

При цьому слід мати на увазі, що середню температуру суміші (в даному випадку суміші компонентів сиропу - цукру, води і патоки), що завантажується в розчинник, визначають з рівняння теплового балансу суміші або при спрощених розрахунках нею задаються.

Рівняння теплового балансу для суміші в даному випадку буде ш такий вигляд:

image047

або image049(1-43)

звідки середня температура суміші (в ° С)

image051(1-44)

де П - кількість суміші, кг / с;

Qсах, Qбезвихідь, Qводи - відповідно кількість тепла, внесеного в суміш цукром патокою і водою, Вт;

ссм- питома теплоємність суміші, Дж / (кг * К).

Інші позначення зустрічалися раніше.

Потрібна потужність електродвигуна для вода лопатей мішалки розчинника визначається за формулою (1-6).

Геометричний обсяг V (в м3) Розчинника цукру, що працює атмосферному тиску, визначається за формулою

image053(1-45)

де Gсах і Gводи - витрата цукру і води, кг / год;

τр - тривалість розчинення, ч (тр = 0,5 -р-1,0); р - щільність суміші цукру і води, кг / м3;

ρ - коефіцієнт заповнення (<р = 0,7 -р 0,8).

Довжина змійовика в станції ШСА-1 визначається виходячи з тривалості розчинення цукру

L = ʋcτρ (1-46)

де ʋc - середня швидкість суміші в трубі змійовика, м / с (ʋc = 0,55 ÷ 0,65).

Діаметр труби змійовика d (в м) знаходиться з рівняння часового ходу суміші П через площу її поперечного перерізу

image055(1-47)

звідси

image057(1-48)

Основи розрахунку карамелеварочной станції

Для розрахунку карамелеварочной станції необхідно спочатку визначити її продуктивність з урахуванням можливих втрат карамельної маси на всіх ділянках лінії. Приблизна послідовність розрахунку наступна:

1.Определеніе годинної продуктивності лінії по готової карамелі з урахуванням часу на прибирання обладнання лінії (в кг / год):

image059(1-49)

де Псм - задана змінна продуктивність лінії, кг в зміну;

τсм - час роботи зміни (ч) за вирахуванням приблизно 15 хв (0,25 ч) на прибирання обладнання лінії.

2.Определеніе кількості карамельної маси, що переробляється на лінії в годину при заданому процентний вміст начинки в готової карамелі (в кг / год),

image061(1-50)

де вн - заданий зміст начинки в готової карамелі,%.

Відповідно продуктивність обладнання з приготування начинки для даної лінії, т. Е. Кількість що подається на лінію фруктово-ягідної начинки, складе (в кг / год)

image063 (1-51)

3.Определеніе годинної кількості переробляється на лінії карамельної маси в сухій речовині з урахуванням заданої вологості карамельної маси і втрат сухих речовин (в кг / год)

image065(1-52)

де ωк- задана вологість готової карамельної маси,%;

α - норма втрат карамельної маси по сухій речовині на лінії,% (береться приблизно в межах 1,67-1,7%).

За формулою (1-52) може бути визначена також продуктивність окремих ділянок або машин і апаратів лінії з урахуванням втрат продукту в сухій речовині від кінця лінії до цієї ділянки або машини.

4. Визначення годинної продуктивності карамелеварочной станції по карамельної масі (в кг / ч) з урахуванням заданої вологості готової маси

image067(1-53)

5. Визначення з рівняння балансу сухих речовин (1-16) витрати сиропу, т. Е. Кількості сиропу, яка повинна бути подана з сиропної станції в змієвиковий вакуум-апарат. Так як концентрація будь-якого розчину (в кг / кг) дорівнює

а = (100-ω) / 100

де ω - вологість розчину,%,

то рівняння балансу сухих речовин для цього випадку буде

Gc (100 - ωс) = Gк (100 - ωк), Звідки необхідну кількість карамельного сиропу складе

Gc = Gk (100- ωк) / (100 - ωс) (1-54)

тут ωс - вологість карамельного сиропу,%.

Розрахунок змієвидного вакуум-апарату безперервної дії ведеться в наступному порядку.

Рівняння теплового балансу для змієвидного вакуум-апарату при уварюванні карамельної маси буде

image069 (1-55)

де Gс, Gк - кількість що подається на уварювання сиропу і одержуваної готової карамельної маси, кг / с;

сс і зк - питома теплоємність сиропу і карамельної маси, Дж / (кг-К)

tc, Тk - температура сиропу і карамельної маси, ° С;

i "1, I '1 -Ентальпія пари, що гріє і конденсату, Дж / кг;

D2 - кількість випарованої вологи (вторинного пара), кг / с;

i2 - ентальпія вторинної пари, Дж / кг;

D - витрата пари, що гріє, кг / с;

Qп - втрати тепла апаратом в навколишнє середовище, Вт.

Ліва частина рівняння теплового балансу (1-55) висловлює прихід тепла:

Gс, зc, Тc - тепло, що вноситься в апарат сиропом, Вт;

Di1 - тепло, що вноситься в апарат гріючою парою, Вт.

Члени правої частини рівняння вказують на статті витрат цього тепла:

Gk, зk, Тk - тепло, що буря з готовою карамельної масою, Вт;

D2i2 - тепло, що буря з вторинним паром, Вт;

Di1- тепло, що буря з конденсатом, що утворюється в результаті конденсації пари, що гріє, Вт;

Qп - тепло, що йде в навколишнє середовище (втрати), Вт.

Витрата що гріє пара для апарату (в кг / с) визначається з рівняння теплового балансу (1-55)

image071(1-56)

Температура карамельного сиропу tс, Що подається в змійовик апарату, визначається за графіком (див. Рис. 24) в залежності від заданої вологості сиропу при атмосферному тиску (див. Рас розчинника).

Температура кипіння уваренной карамельної маси tк визначається за тим же графіком залежно від заданої кінцевої вологості карамельної маси і розрідження В в вакуум камері апарату. При цьому залишковий тиск (в кПа)

ρо = 100 - В, (I-57)

де В - заданий розрідження в вакуум-камері апарату, кПа.

Теплоємність сиропу зс і карамельної маси зк визначається за формулою (1-13) теплоємності цукрових розчинів.

Кількість вторинної пари (випарованої вологи) визначається з рівняння матеріального балансу за формулою (1-18).

Ейтальпія вторинного пара i2"Визначається в залежності від залишкового (абсолютного) тиску в вакуум-камері по таблиці додатка.

Ентальпія пари, що гріє i1"І конденсату i1'Визначається за тією ж таблиці, в залежності від прийнятого тиску температури пари, що гріє.

Температура пари, що гріє, що подається в паровий простір гріючої частини змієвидного вакуум-апарату, повинна б на 15-20 ° С вище знайденої зазначеним раніше методом температури кипіння карамельної маси (практично температура пари, що гріє повинна бути в

межах 158-159 ° С, що відповідає надмірному тиску що гріє пapa до 0,6 МПа). Це необхідно мати на увазі при визначенні параметрів пари, що гріє.

Втрати тепла апаратом в навколишнє середовище Qп визначаються формулою (1-21) або їх приймають по досвідченим даним.

Визначивши таким чином значення всіх величин, що входять в формулу (1-56), підраховують витрату пари.

Площа поверхні теплообміну змієвидного вакуум-апарату (в м2) При уварюванні сиропу визначається з рівняння теплопередачі через стінку за формулою (1-28)

image073(1-58)

Qпідлога - витрата корисного тепла (без урахування втрат), Вт;

k - коефіцієнт теплопередачі змійовика; встановлюється дослідним шляхом. Для наближених розрахунків його можна приймати рівним в залежності від діаметра змійовика 350 - 1000Вт / (м2 • К);

Δt-середня різниця температур пари, що гріє, сиропу і карамельної маси, ° С; визначається за формулами (1-30) і (1-31).

Визначивши діаметр труби змійовика за формулою (1-48) при швидкості сита в трубі ʋ = 1,0 м / с, на знайдене величиною поверхні теплообміну визначають геометричні розміри змійовика.

Довжину змійовика, уточнивши діаметр труби по ГОСТу, можна визначити за формулою (в м)

image075(1-59)

де dн - зовнішній діаметр труби змійовика. Довжина змійовика зазвичай приймається в межах 800-1000 діаметрів труби змійовика.

Поставивши собі за діаметром змійовика Dср = 680 мм і кроком витків змійовика можна знайти кут підйому витка змійовика

image077

При цьому 5 приймається рівним 1,5-2,0 з? Н-Довжина витка змійовика / (в м) буде

image079(1-60)

Число витків змійовика


image081(1-61)

Висота змійовика (в м) складе


image083 (1-62)

тут hCONSTR - конструктивна добавка з урахуванням висоти штампованих днищ.

Діаметр корпусу гріючої частини (вм)

image085(1-63)

Остаточно діаметр корпусу гріючої частини апарату приймається найближчого діаметру стандартних штампованих днищ. Геометричний обсяг вакуум-камери апарату визначається по навпростець) її парового простору Rv [в м3/ (Год • м3)]

image087(1-64)

D2- кількість вторинної пари, кг / год;

ʋ2 - питомий об'єм вторинного пара, м3/ Кг;

V-об'єм вакуум-камери, м3.

При атмосферному тиску Rv = 8000 м3/ (М3 • год). При розрідженні вакуум-камері Rv = 8000φ, де φ - коефіцієнт, що залежить від величин залишкового тиску в вакуум-камері (при уварюванні карамельної массs дорівнює приблизно 0,85).

Тоді з (1-64) обсяг вакуум-камери (в м3) складе

image089(1-65)

Внутрішній діаметр корпусу вакуум-камери dв приймається з конструктивних міркувань або в залежності від діаметра стандартних штампованих днищ.

Висота корпусу вакуум-камери (в м) буде

image091 (1-66)

Товщина стінки (в м) корпусу нагрівальної частини апарату як тонкостенного циліндричної посудини, що працює під внутрішнім надлишковим тиском, розраховується за формулою

image093(1-67)

де р - тиск в апараті, МПа;

Dв - внутрішній діаметр корпусу, м;

δz- допустиме напруження на розтяг, МПа;

φ - коефіцієнт міцності зварного шва (ср = 0,7 -р 0,8);

з - надбавка на корозію, м.

Продуктивність вакуумного апарату по готової карамельної масі (в кг / год) можна визначити за такою форму


image095(1-68)

де gс= Ссtc - ентальпія надходить на уварювання сиропу, Дж / кг;

gk.м = зкtк - ентальпія готової карамельної маси, Дж / кг;

tп - температура пари, що гріє, ° С.


У конденсаторі змішання протікає теплової процес, який можна виразити таким рівнянням теплового балансу (див. Схему на ріс.21)

image097 (1-69)

звідки витрата охолоджуючої води в конденсаторі змішання буде (в кг / с)

image099(1-70)

де D2 - кількість конденсованого вторинного пара, кг / с;

і2 - ентальпія вторинної пари, Дж / кг;

с - питома теплоємність води, Дж / (кг-К) (з = 4190);

t і t - початкова і кінцева температури охолоджуючої води, ° С (кінцева температура води t дорівнює температурі конденсату).

Подається в конденсатор охолоджуюча вода в кількості W з початковою температурою t в міру стікання вниз і конденсації пари нагрівається до кінцевої температури t, Яка в прямоточних конденсаторах на 5-6 ° С нижче температури конденсованого пара.

Внутрішній діаметр конденсатора (вм) визначається за формулою

image101 (1-71)

де ρп - щільність пара, кг / м3;

ʋ - швидкість пара в конденсаторі, м / с (ʋ = 20 ÷ 25).

Кількість повітря (в кг / с), відкачуваного вакуум-насосом з конденсатора, визначається за формулою

image103 (1-72)

Об'ємна витрата повітря (в м3/ С), що надходить з конденсатора в насос, визначається за формулою

image105(1-73)

де Gв - кількість повітря, що поступає, кг / с;

288 - газова постійна для повітря, Дж / (кг-К);

tв - температура повітря, ° С; для прямоточних конденсаторів змішування tв = t т. е. температурі води, що виходить з конденсатора;

рв - парціальний тиск повітря, Па.

Парціальний тиск повітря (в Па) можна визначити за формулою

Рв = Ра- Рп (I-74)

де ра - абсолютне (залишкове) тиск в вакуум-камері і конденсаторі, Па;

рп - парціальний тиск пара, Па, яке приймається рівним тиску насиченої пари при температурі повітря.

У пароповітряної суміші, що знаходиться в конденсаторі, парціальний тиск повітря може бути визначено також з рівняння

image107(1-75)

тутimage109

Продуктивність вакуумного насоса для відкачування повітряно-водяної суміші (в м3/ Ні)

image111 (1-76)

звідки діаметр поршня насоса (в м)

image113(1-77)

де р-щільність повітряно-водяної суміші, кг / м3;

s - хід поршня, м;

W - витрата охолоджуючої води, кг / с;

D2- кількість конденсату, кг / с;

Vв - кількість повітря, що відсмоктується, м3 / с;

n - число подвійних ходів поршня в хвилину;

ƛ0 - коефіцієнт наповнення (ƛ0 = 0,7 ÷ 0,8).

При визначенні діаметра поршня величиною ходу поршня і кількістю подвійних ходів поршня задаються (за влучним висловом насоса з літературних або довідкових даних).

Додати коментар

Вашу адресу електронної пошти не буде опублікований. Обов'язкові поля позначені *