Определение диаметров штуцеров.
Диаметр штуцеров определяют из уравнения расхода:
где V – объемный расход потока, м3/с;
Y – массовый расход потока, кг/с;
r – плотность вещества потока, кг/м3;
w – допустимая линейная скорость потока, м/с.
Величина допустимой скорости потока для расчета диаметра штуцеров (а также трубопроводов и других деталей и узлов химических аппаратов) принимается по опытным данным скоростей движения жидкостей и газов (паров) в промышленных условиях, приведенным в таблице 1.2.
Таблица 1.2
Ориентировочные значения допустимой скорости потока
| Среда и условия движения | Скорость, м/с |
| Маловязкие жидкости (до 0,01 Па × с) при перекачивании насосом | 0,5 ÷ 3,0 |
| Вязкие жидкости (свыше 0,01 Па с) при перекачивании насосом | 0,2 ÷ 1,0 |
| Жидкости (конденсаты) при движении самотеком | 0,1 ÷ 0,5 |
| Пар насыщенный | 15 ÷ 25 |
| Пар перегретый (газы) | 20 ÷ 50 |
| Паро-жидкостный поток в пересчете на однофазный жидкостный поток | 0,5 ÷ 1,0 |
По рассчитанным значениям диаметров штуцеров принимают нормализованные диаметры, числовые значения которых приведены ниже.
dш, (мм): 20, 25, 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 500, 600, 800.
Для принятых значений диаметров уточняются скорости потоков в штуцерах.
В межтрубном пространстве испарителя поступает смесь уксусной кислоты и воды в количестве Y1 = 3,84 кг/с при температуре 113 С.
Плотность поступающей смеси определим по уравнению
Где х1 = 0,04; х2 = 0,96 – содержание уксусной кислоты и воды во входящей флегме, % масс;
r1 = 934,6 кг/м3; r2 = 948,25 кг/м3 – их плотности при температуре 113°С [1, с. 804] (получены интерполяцией).
Ориентировочное значение скорости жидкости, поступающей самотеком с низа ректификационной колонны в испаритель, примем согласно таблице 1.2. равным 0,5 м/с.
Тогда
Рассчитанное числовое значение диаметра штуцера соответствует нормализованному значению диаметра. Поэтому скорость поступающей смеси во входном штуцере будет равна 
Из испарителя уходит жидкость в количестве Y2 = 2,39 кг/с при температуре 113°С. Плотность ее рж = 949,9 кг/м3 (расчет приведен выше). Жидкость движется также самотеком на прием насоса, поэтому ориентировочное значение скорости примем равным w2 = 0,5 м/с.
Тогда
Рассчитанное числовое значение диаметра штуцера соответствует нормализованному значению диаметра. Поэтому скорость уходящей жидкости в выходном штуцере будет равна 
.
Из испарителя уходит паровая фаза в виде насыщенного пара в количестве Y3 = 1,55 кг/с. Плотность ее rп =0,918 кг/м3 (расчет приведен выше).
Примем ориентировочное значение скорости w3 = 20 м/с.
Тогда
Принимаем dш3 = 350 мм.
Уточненное значение скорости в»штуцере составит:
В трубное пространство испарителя поступает насыщенный водяной парв количестве YB =1,64 кг/с при давлении 6 кгс/см2 и температуре 158,1 °С. При этих условиях плотность водяного пара равна rвп = 3,104 кг/м3 [2, с. 549].
Примем ориентировочное значение скорости w4 = 20 м/с.
Тогда
Принимаем dш4 = 200 мм.
Уточнённое значение скорости пара в штуцере составит:
.
В трубном пространстве испарителя насыщенный водяной пар должен быть полностью сконденсирован. Для соблюдения этого условия образующийся конденсат отводят из аппарата через конденсатоотводчик, обеспечивающий, с одной стороны, быстрый и своевременный отвод конденсата, а с другой – препятствующий уходу с конденсатом части не успевшего сконденсироваться пара (так называемого пролетного пара), предотвращая тем самым его потерю.
Конденсат из испарителя уходит самотеком при температуре 158,1 °С. При этой температуре его плотность равна rк=909 кг/м3 [2, с. 537].
Примем ориентировочное значение скорости w5 = 0,5 м/с.
Тогда
Принимаем dш5 = 80 мм.
Уточнённое значение скорости пара в штуцере составит:
.