Потери напора в нагнетательном трубопроводе

8.2. Потери напора в нагнетательном трубопроводе.

8.2.1 Потери напора на трение воздуха о стенки воздуховода на прямолинейных участках:

Длина и количество прямолинейных участков нагнетательного воздуховода:

длина, м	количество
1	7
8	1
7,330	1

7,300м – длина воздуховода, проходящего внутри ферментера к барботеру. [ 5 ] стр. 246 рис. 76

Длина прямых участков нагнетательного воздуховода:

L = 1+8+7,330=16,33 м.

Местные потери сопротивления:

Общие потери давления на нагнетательном трубопроводе:

H_нагн = Н_тр.в. + Н_отв + Н_{фил. г. оч.} + 4Н_{фил. тон. оч.} + Н_барб + Н_ж + Н_ф = 8,09 + 0,55 + 95,8 + 4 * 274,4 + 0,78 + 732 * 10³ + 49050 » 781000 Па

где Н_ф – избыточное давление в ферментере. Н_ф = 0,5 атм = 49050 Па

8.3. Общие потери давления в нагнетательном и всасывающем трубопроводе.

Н_пол = 1,1(Н_всас + Н_нагн + Н_п) =  1,1 (781000 + 98,1 + 99,5) = 859373 Па = 8,7 кгс/см²

где Н_п – потери давления, Н_п = 10 кг/м³ * 9,81 = 98,1 Па

9.    Выбор компрессора по каталогу.

Компрессор «Егерь».

Производительность – 7800 м³/ч

Выходное давление – 9,0 кгс/см²

Число оборотов в мин – 8350

Потребная мощность привода машины – 700 кВт

Габаритные размеры: длина – 6150

ширина – 2000

высота – 1500

Для снабжения воздухом четырех ферментеров в схему включаются четыре компрессора.

10.  Расчет теплообменника к компрессорной установке.

При сжатии воздуха до избыточного давления 9,0 кГ/см² температура его повышается от 20°С дна всасывании до 144°С на выходе из воздуходувки. Перед подачей в ферментер воздух охлаждают до 30°С. Для охлаждения воздуха примем предварительно кожухотрубный теплообменник ТН с неподвижными трубными решетками.

диаметр корпуса ………………………….. 426/400 мм

диаметр и длина теплообменных труб….25/21 и 3500 мм

количество теплообменных труб ………..121

Воздух проходит внутри трубок, охлаждающая вода – по межтрубному пространству.

Параметры воздуха, поступающего в компрессор:

Р₁=1 кГ/см² ; t₁=20°C ; r₁=1,12 кг/м³; j₁=70% ; V₁=7200 м³/ч

Параметры воздуха, выходящего из компрессора:

Р₂=8,7 кГ/см² ; t₂=144°С ;

Производительность компрессора по сжатому воздуху:

Плотность сжатого воздуха на выходе из компрессора:

Количество тепла, отводимого от воздуха в холодильнике:

С₂ – средняя теплоемкость воздуха при изменении его температуры от 144 до 30 °С (t_ср=87°С)

Расход воды на охлаждение воздуха

где 0,99 – коэффициент, учитывающий потерю тепла в окружающую среду излучением:

с – теплоемкость воды. 4190 Дж/кг К

Скорость движения воздуха в трубках:

где F – площадь сечения трубок теплообменника, F=0,042 м²

Объем воздуха при средней температуре 87°С:

Критерий Рейнольдса воздушного потока в трубках

Критерий Рейнольдса больше 2300 и меньше 10000, следовательно режим движения в трубках - ламинарный.

Коэффициент теплоотдачи от воздуха к стенке: a₁=38,8 Вт/м² град

Скорость движения воды в межтрубном пространстве:

Где F- проходное сечение межтрубного пространства – 0,0727 м²

При средней температуре воды

r_в=998 кг/м³ и g_в = 0,998 т/м³

Критерий Рейнольдса потока охлаждающей воды в межтрубном пространстве теплообменника:

Где m=0,001 Па с при средней температуре воды 20°С.

d_э – эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

 П – смоченный периметр межтрубного пространства. Он рассчитывается как

 П = p(D + nd) = 3.14(0.4 + 132.0.025) = 11.65 м

В этой формуле D – внутренний диаметр кожуха, 0,4 м;

d – наружный диаметр трубы, 0,025 м

n – количество труб., 132

Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде при ламинарном потоке в теплообменнике ( так как Re=2096<2300) a₂=1604

Коэффициент теплопередачи от воздуха к охлаждающей воде:

Где d = 0,002 м - толщина стенки труб и l=58,15 Вт/(м² град)

11. Определим среднюю логарифмическую разность температур сред в теплообменнике при противоточном движении:

144°С 30°С

25°С 15°С

12. Потребная поверхность теплообмена

13. Подбираем теплообменник кожухотрубный с поверхностью теплообмена 140 м² : [ 2 ]

число труб – 442

длина труб – 4м

число ходов – 2

d труб – 25х2 мм

d кожуха – 800 мм.

F ЛИТЕРАТУРА F

1.    Гинзбург А. С., Гребенюк С. М. И др. Лабораорный практикум по процессам и аппаратам пищевых производств – М.:Агропромиздат, 1990. – 256 с.

2.    Иоффе И. Л. Проектирование процессов и аппаратов: химическая технология – учебник для техникумов – Л.: Химия 1991 – 352с, ил.

3.    Калунянц К. А. и др. Оборудование микробиологических производств: Агропромиздат, 1987.- 398 с.: ил.

4.    Каталог оборудования микробиологической промышленности

5.    Колосков С. П. Оборудование предприятий ферментной промышленности. М.: Пищевая промышленность, 1969 г., 383 с.