15. Расчёт диаметров штуцеров входа пара, выхода конденсата, входа и выхода воды

В видеоуроке, ссылка на который приведена на страничке 2 этого пособия, говорилось, что у нашего конденсатора четыре штуцера. Эти штуцера показаны на эскизе аппарата – А и Б для входа и выхода воды, В – для ввода пара и Г – для выхода конденсата.

Эскиз двухходового горизонтального кожухотрубчатого конденсатора

Расчёт диаметров проводится по классической формуле

где d_шт – расчётный диаметр штуцера, м; V – объёмный расход потока, м³/с; w_доп – допустимая (рекомендованная) скорость потока в штуцере.

Все трубопроводы делятся на напорные и самотёчные.

В напорных трубопроводах поток жидкости или газа (пара) движется за счёт энергии, которую получил от насоса или компрессора. В наших квартирах минимум три напорных трубопровода – для подачи горячей и холодной воды и теплофикационной воды для отопления в зимний период. В этих трубопроводах довольно высокое давление – до 8 ат и выше. Если в квартире есть газ, это ещё один напорный трубопровод, но в целях безопасности давление в нём небольшое. Скорость жидкости в промышленных напорных трубопроводах рекомендуется в пределах скорость от 0,5 до 2,5 м/с. Для газов и паров допустимая скорость лежит в диапазоне от 20 до 40 м/с.

По самотёчным трубопроводам жидкость движется за счёт разности уровней. Такие трубопроводы тоже есть в наших квартирах. Это канализационные выходы потоков из ванны, мойки и т.д. А в нашем теплообменнике так вытекает конденсат. В самотёчных трубопроводах рекомендуется скорость жидкости от 0,1 до 0,5 м/с.

Штуцер – это отрезок трубы, приваренный к аппарату. А на трубы есть ГОСТ – так называемые условные диаметры (или диаметры условного прохода) D_у. ГОСТ устанавливает следующие значения условных диаметров: 20; 25; 32; 40; 50; 65; 80; 100; 125; 150; 200; 250; 300; 350; 400 и 500 мм. Так вот диаметр штуцера нужно выбирать не тот, который получился в результате расчёта, а тот, который выпускает промышленность.

Принимаем скорость воды в штуцерах А и Б 2,0 м/с. Объёмный расход воды был найден в пункте 4 расчёта. Так что смело проводим вычисления и принимаем по ГОСТу диаметры штуцеров А и Б.

Для расчёта диаметра штуцера В надо знать объёмный расход поступающего на конденсацию пара. Его находим по формуле

где ρ_1п – плотность пара органического вещества, она находится по формуле

где М₁ – молярная массы вещества, которое конденсируется, приведена в таблице на страничке 1; Р – давление, при котором проводится процесс, Р = Р₀; Р₀ – нормальное давление; Т₀ – нормальная температура, Т₀ = 273К; Т – температура, при который пар конденсируется, Т = 273 + t_1н.

Принимаем скорость пара в штуцере В 25 м/с и находим диаметр. К установке принимаем ближайший диаметр, рекомендованный ГОСТом. Так, если получился диаметр 0,169 м (169 мм), то к установке принимаем D_y = 150 мм. Скорость потока в этом случае немного увеличится.

Для расчёта диаметра штуцера Г принимаем скорость конденсата в нём 0,5 м/с. Для определения объёмного расхода конденсата V_1,ж потребуется плотность жидкости. Она была найдена в пункте 2. Выполняем расчёт и принимаем условный диаметр штуцера Г по ГОСТу.

На этом расчёт закончен. Переходим к графической части проекта.