Схема вакуумного агрегата и ее описание. Расчет параметров рабочей среды жидкостно-парового струйного эжектора. Расчетная схема сепаратора парожидкостного потока. Определение критериев циклонного процесса в сепараторе. Подбор циркуляционного насоса.
Применение вакуума дает возможность значительно повысить качество полученных конечных продуктов за счет уменьшения содержания в них вредных примесей в результате предотвращения взаимодействия технологических систем с атмосферой и увеличение степени полноты протекания процессов, а также открывает широкие перспективы разработки новых, более совершенных технологических процессов, которые невозможно осуществить в условиях атмосферного давления. В большинстве случаев вакуум получают за счет энергии рабочей струи потока . Такой низкий уровень их эффективности связан с тем, что повысить давление в одном пароструйного степени возможно лишь у 2 3 раза при условии высокого уровня преобразования энергии. Большая степень повышения давления в одной ступени ведет к резкому снижению КПД эжектора, что связано с потерями «на удар » при смешивании сверхкритического активного и критическому пассивного потоков . Кинетика этих процессов характеризуется наличием трех критических сечений, в которых происходит структурная перестройка потока В выходном сечении сопла активного потока ЖПЭ формируется сверхзвуковой поток мелкодисперсной парокрапельной структуры с высоким объемным содержанием паров, давление которой меньше, чем давление окружающей среды .Тема: “Разработка вакуумного агрегата с предвключенным струйным термокомпрессорным модулем”Рисунок 1 - Вакуумный агрегат с предвключенным струйным термокомпрессорным модулемНа срезе сопла активного потока рабочая жидкость имеет давление ниже окружающей среды (ра <ро.с.).Течение рабочей среды активного потока через сопло Лаваля соответствует процессу 1a-2a (рис. Далее она инжектирует рабочую среду пассивного потока, которая поступает в приемную камеру с давлением р02. На входе в камеру смешения происходит выравнивание давлений рабочих сред активного и пассивного потока (процессы 2а-2к и 2п-2к соответственно). В камере смешения происходит смешение рабочих сред активного и пассивного потоков в единый с достижением давления р3 (процесс 2к-3). В ЖПСЭ взаимодействие рабочих сред активного и пассивного потоков в основном происходит под влиянием второго фактора, так как разность равновесного давления рабочей среды пассивного потока в активном и в окружающей среде отрицательна, что объясняется нормальной концентрацией в рабочей среде активного потока растворенной рабочей среды пассивного потока.Данный расчет был произведен с помощью программного обеспечения разработанного научным составом кафедры «ТТФ» и приведен в «Приложении А» Расчет геометрических параметров базируется на термогазодинамических характеристиках рабочего процесса ЖПСЭ по задаваемым условиям функционирования вакуумной системы, в которую он входит. Указанные характеристики определяются по расчетному комплексу для численного моделирования, окно программы приведено в приложении . Расчет выполняется в последовательности рабочего процесса для следующих элементов: · рабочее сопло скорость жидкой фазы активного потока в сечение (f-f) (из окна программы)Опредиления тепловой нагрузки (25) где - массовый расход активного потока (расход рабочей среды на входе в активное сопло), кг/с; удельная тепловая нагрузка; теплоемкость жидкости в интервале Т1А…Т5; Т1А=115°С - температура входа активного потока в ЖПСЭ;- массовый расход активного потока, - коэффициент эжекции ЖПСК, - степень сухости насыщенного пара на выходе из ЖПСК, - давление насыщенного пара на выходе из ЖПСК, - температура насыщенного пара на выходе из ЖПСК, - внутренний диаметр нагнетательного патрубка ЖПСК, - допустимый унос капельной жидкости,Расчетная схема сепаратора для механического разделения потока смешения на выходе из ЖПСЭ представлена на рисунке 5. Рисунок 5 - Расчетная схема сепаратора массовый расход парового потока идущего на выпарной аппарат; массовый расход конденсата, возвращаемого в циркуляционный контур СТК-модуля из выпарного аппарата;Из соответствующих информационных источников [3,4] определяем нижеследующие параметры: - удельные объемы жидкой и паровой фаз; Выбор приведенных величин производится при температуре . Теплофизические свойства потока смешения, поступающего на сепарацию определяющийся по следующим расчетным зависимостям.Согласно [4] разделительная способность циклонного сепаратора характеризируется следующим критерием: (35) где - внутренний диаметр сепаратора; окружная составляющая скорости разделяемого потока насыщенного пара (парокапельной среды). При расчете принимается условие: где - средняя скорость потока во входном патрубке сепаратора.В зависимости от режима сепарации унос капельной жидкости с паровым потоком рассчитывается по следующим формулам. Для переходного режима: Для турбулентного режима: В данных уравнениях величиной обозначен критерий, характеризирующий отношение абсолютного давления в системе к скачку давления на границе раздела фаз.Расстояние уровня жидкости относительно ввода потока на сепарацию: (46) Внутренний диаметр патрубка отвода рабочей среды в жидком состоянии: (48) где - скорость отвода жидкой рабочей среды, принимаем
План
Содержание
Введение
Исходные данные
1 Схема вакуумного агрегата и ее описание
1.1 Базовая схема агрегата
1.2 Рабочий процесс жидкостно-парового струйного эжектора
2 Расчет режимных параметров вакуумной системы
2.1 Расчет параметров рабочей среды жидкостно-парового струйного эжектора
2.4.3 Определение теплофизических свойств рабочей среды
2.4.4 Расчет критерия циклонного процесса в сепараторе
2.4.5 Предварительный расчет качества сепарации
2.4.6 Рекомендации по выбору геометрических параметров сепаратора
2.5 Подбор циркуляционного насоса
3 Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях
4 Сравнение эксергетической эффективности
Выводы
Список использованной литературы
Приложение
Введение
В наше время в различных отраслях промышленности и техники все более широкого применения приобретают технологические процессы с использованием вакуума. Так, в металлургии это дуговая и индукционная вакуумная плавка, внепечная вакуумная обработка и разливка жидкой стали, вакуумная термическая обработка, рафинирования металлов и сплавов в твердом состоянии, в пищевой промышленности - дезодорация растительных масел, сгущения молока методом выпаривания до определенного содержания сухих веществ и др. .
Применение вакуума дает возможность значительно повысить качество полученных конечных продуктов за счет уменьшения содержания в них вредных примесей в результате предотвращения взаимодействия технологических систем с атмосферой и увеличение степени полноты протекания процессов, а также открывает широкие перспективы разработки новых, более совершенных технологических процессов, которые невозможно осуществить в условиях атмосферного давления.
В большинстве случаев вакуум получают за счет энергии рабочей струи потока . К числу таких аппаратов относятся агрегаты, в состав которых входят пароструйные эжекторы, что при отношении давлений
10 15 является, как правило, многоступенчатыми и их суммарный к.п.д. находится на уровне 2 10%. Такой низкий уровень их эффективности связан с тем, что повысить давление в одном пароструйного степени возможно лишь у 2 3 раза при условии высокого уровня преобразования энергии. Большая степень повышения давления в одной ступени ведет к резкому снижению КПД эжектора, что связано с потерями « на удар » при смешивании сверхкритического активного и критическому пассивного потоков .
В данной ситуации весьма актуальным становится вопрос применения жидкостно - парового эжектора ( ЖПЭ ), который работает по принципу струйной термокомпрессии (СТК ) . Этот принцип базируется на том, что прохождение рабочего вещества активного потока через сопло Лаваля сопровождается процессом релаксационного парообразования в той его части, расширяется. Кинетика этих процессов характеризуется наличием трех критических сечений, в которых происходит структурная перестройка потока В выходном сечении сопла активного потока ЖПЭ формируется сверхзвуковой поток мелкодисперсной парокрапельной структуры с высоким объемным содержанием паров, давление которой меньше, чем давление окружающей среды . Затем она инжектирует рабочее вещество пассивного потока, которая поступает в приемную камеру. На входе в камеру смешения давления рабочих веществ активного и пассивного потоков выравниваются и происходит их смешивание в единый двухфазный поток, после чего в диффузоре идет дальнейшее сжатие смешанного потока . Сжатый в ЖПЭ пар отделяется в сепараторе, из которого насыщенная жидкость отводится насосом в циркуляционный контур и после подогрева в теплообменнике подается в сопло активного потока .
ЖПЭ относится к классу двухфазных струйных аппаратов. На сегодняшний день известно большое количество их теоретических и экспериментальных исследований (К. Пфлейдерер, Соколов М. М., Зингер Е. Я., Шидловский В. П., Васильев Ю. М., Цегельский В.Г. ), но в связи " связи со сложностью рабочего процесса до сих пор нет модели расчета, которая в достаточной мере описывала процессы, протекающие в проточной части . Наиболее интересными в этом смысле работы Марченко В. М. и Прокопова М. Г., в которых на примере жидкостно - парового струйного компрессора оценена эффективность применения недогретой к насыщению закипающей жидкости в качестве рабочего вещества активного потока .
Анализ современного состояния вопроса показал, что применение как ЖИСК, так и ЖПЭ, рабочий процесс которых основан на принципе СТК, позволяет получать высокие показатели энергетической эффективности. На базе ЖПЭ вакуумного агрегата, который работает по принципу СТК, возможно реализовать принципиально новый цикл преобразования энергии, к преимуществам которого относятся: - возможность создания вакуумной установки с достаточно высоким КПД на уровне 20 35%;
- снижение или полное исключение потребления котельной пары по сравнению с рабочим циклом классического пароструйного эжектора;
- возможность упрощения конструкции вакуумной системы за счет исключения конденсационных устройств после эжектора;
- использование широкого спектра теплоносителей.
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
