Tomamos el espesor de la pared de la boquilla igual a 10 mm (generalmente es igual a 8-12 mm).

Aceptamos el ángulo de inclinación de las boquillas con respecto al eje vertical igual a 20° cuando las boquillas se colocan en la parte final del cabezal en una fila.

De acuerdo con los datos obtenidos sobre las dimensiones de las boquillas, así como su ángulo de inclinación respecto al eje de la lanza, mediante construcciones gráficas, determinamos las dimensiones y diseñamos el diseño del colector y la parte final de la tobera. cabeza.

De acuerdo con las dimensiones obtenidas, seleccionamos los diámetros requeridos de las tuberías de suministro de oxígeno (Dk), separación (Dr) y tobera externa (Dn) de acuerdo con GOST 8732-58 para tuberías de acero sin costura fabricadas por nuestra industria. Esto tiene en cuenta la necesidad de garantizar un flujo de agua suficiente para enfriar la tobera, así como la relación de las secciones transversales de los canales para el suministro y la descarga de agua.

En este caso, Dk = 325 8 mm, Dp = 377 9 mm, Dn = 426 9 mm.

Según los datos sobre la distancia desde el nivel del metal inmóvil en el convertidor hasta la ventana de la tobera en la chimenea, así como la posición más alta del carro para fijar la lanza, determinamos la longitud de esta última en 23 m.

Teniendo en cuenta la distancia de las boquillas de la lanza desde los puntos estacionarios de suministro de oxígeno y agua a la unidad, elegimos la longitud de la manguera metálica flexible a 23 m.

> Cálculo del consumo de agua para refrigeración de lanza

La pérdida de calor (Qf) para enfriar la lanza de oxígeno está determinada por la fórmula:

Qf = 3,14 Dí (q1 ln.c. + q2 ln.c.),

Donde q1, q2 - respectivamente, el valor del flujo de calor específico para la sección de la tobera inducida en la cavidad del convertidor y para la sección ubicada arriba del convertidor, MJ/m2·h;

ln.k., ln.k. - respectivamente, la longitud de la sección de la tobera ubicada en la cavidad del convertidor y por encima de ella, m;

Dn - diámetro exterior de la lanza, m.

Con un diámetro exterior de la tobera de 0,426 m y una profundidad de descenso en el convertidor de 6,0 (la profundidad de descenso está determinada por la diferencia entre la distancia desde el nivel de un baño tranquilo hasta el corte del cuello del convertidor y el altura de trabajo de la tobera sobre el baño), la pérdida de calor durante el soplado a q1 = 2500 y q2 = 3750 MJ/m2 h será:

Qph \u003d 3.14 0.426 (2500 6 + 375 17) \u003d 28592.06 MJ / h o 28599.06 103 kJ / h.

En este caso, el caudal ponderal del agua de refrigeración será igual a:

donde C es la capacidad calorífica del agua (4,19 kJ/kg K);

Тout, Тin - temperatura del agua a la salida y entrada a la tobera, K.

Consumo típico de agua para refrigeración de lanza

QH2O = GH2O / сH2O = 454925,3 / 1000 = 454,9 m3/h.

> Determinación de la presión de trabajo de oxígeno delante del tubo flexible de la lanza

En primer lugar, determinamos la presión de oxígeno técnico a la entrada de la tobera según la fórmula:

donde Rv.f. - presión de oxígeno técnico a la entrada de la tobera, atm;

Dk es el diámetro interior de la tubería de suministro de oxígeno, cm;

c0 - densidad técnica de oxígeno en condiciones normales kg/m3;

V0 - consumo técnico de oxígeno, m3/s;

P1 - presión técnica de oxígeno en la entrada de la boquilla (arriba tomada igual a 14 atm);

lf - coeficiente de fricción adoptado para tubo de metal igual a 0,05;

lf es la longitud de la tobera, m (se tomaron 23 m arriba).

Después de sustituir los valores requeridos en la ecuación, obtenemos:

Por analogía con el cálculo anterior, determinamos la presión del oxígeno técnico frente a la manguera flexible de la tobera. La presión de oxígeno frente a la manguera flexible se determina mediante una expresión similar:

donde ls - coeficiente de fricción para mangueras metálicas, tomado igual a 0,1;

Dsh - diámetro interior de la manguera de metal, cm.

Tabla 22 - Principales dimensiones y datos operativos de la lanza diseñada

Nombre	Símbolo	unidad de medida	Valor
1. Presión de oxígeno frente a la manguera flexible
2. Presión de oxígeno frente a las boquillas
3. Consumo de oxígeno
4. Consumo de agua para refrigeración de lanza
5. Número de boquillas en la tobera
6. Diámetro de la boquilla en la sección crítica
7. Diámetro de la boquilla de salida
8. Longitud de la boquilla que incluye: longitud subcrítica longitud supercrítica
9. Ángulo de apertura de la boquilla
10. Ángulo de inclinación de las boquillas a la vertical

La forma más prometedora de reducir el consumo de agua dulce es la creación de sistemas de suministro de agua circulantes y cerrados. Con un sistema de suministro de agua circulante, la misma agua se usa muchas veces, con poca contaminación. Varias pérdidas de agua en forma líquida y en forma de vapor se compensan con un aporte adicional.

Pérdida total de agua y sistemas de reciclaje de agua por unidad de tiempo o por unidad de producción consta de los siguientes costos:

Pérdidas irrecuperables - arrastre con el producto o residuo……... Q p.b. ;

Costos de riego de pisos, calzadas, plantas ……..…..……Piso Q. ;

Evaporación en el enfriador de agua circulante …………….……..…Q app. ;

Arrastre con aire del enfriador ……………..……………………..Q un. ;

Evaporación natural desde la superficie del agua…………..….... Q isp.est;

Transpiración por la vegetación del embalse ……………....…….….Q trans. ;

Filtración desde el sistema de suministro de agua hacia el suelo…………..……… Q f. ;

Descarga de agua a depósitos para refrescar el agua de circulación (purga)……………………………………………….… Q prod. ;

Reiniciar Aguas residuales en el depósito ……………………..…….…....Q sb.st.

Consumo irrevocable y las pérdidas de agua en la producción en los lugares de su uso es igual a

dónde está la cantidad de agua que se lleva el producto;

- la cantidad de agua arrastrada con los residuos.

Consumo de agua para riego de pisos, calzadas y plantaciones determinado según SNiP II-31-74. El volumen de escorrentía de riego y lavado para el año, m 3, se calcula mediante la fórmula

dónde a– área de superficies de carreteras, % (normalmente alrededor del 20%);

b- el número de días durante los cuales se realiza el lavado (por carril central Rusia alrededor de 150).

Pérdida de agua por evaporación durante el enfriamiento. q español , determinado por la fórmula

donde ∆ t = t 1 – t 2 – diferencia de temperatura del agua en grados, definida como la diferencia de temperatura entre el agua que ingresa al enfriador (estanque, estanque de aspersión o torre de enfriamiento), t 1 y agua fría t 2 ;

q Frío – consumo de agua reciclada;

A esp - coeficiente que tiene en cuenta la parte de la transferencia de calor por evaporación en la transferencia de calor total, tomada para piscinas de aspersión y torres de enfriamiento, en función de la temperatura del aire (por bulbo seco) según la Tabla. 7, y para embalses (estanques)-enfriadores, según la temperatura natural en el curso de agua según la Tabla. ocho.

Tabla 7 - Valores A isp dependiendo de la temperatura del aire

Tabla 8 - A isp dependiendo de la temperatura natural en el curso de agua

Pérdida de agua por arrastre del sistema en forma de gotas Q un. (si se usa agua como portador de calor) depende del tipo, diseño y dimensiones del enfriador, y para enfriadores abiertos, de la velocidad del viento, etc.

donde K un es el coeficiente de pérdida de agua por arrastre:

Tabla 9- Valores del coeficiente de pérdida de agua por arrastre (Kun):

Pérdidas de agua por evaporación desde la superficie del agua de los embalses naturales, así como la transpiración del agua por la vegetación debe determinarse de acuerdo con las instrucciones "Instrucciones para calcular la evaporación de la superficie del agua de los embalses".

Pérdida de agua por filtración. determinado por un cálculo especial. Estas pérdidas insignificante con bases impermeables y cercas poco filtrantes, con bases bien filtrantes compuestas de guijarros y arena, el tamaño de estas pérdidas puede alcanzar decenas de por ciento del caudal de agua entrante.

Caudal de agua de purga estimado es

donde j add es el coeficiente permisible de evaporación de agua en el sistema de refrigeración circulante, según la composición de la fuente de agua y el método de procesamiento del agua adicional o circulante; en torres de enfriamiento j add varía de 1 a 6.

La cantidad de agua extraída de una fuente natural.

………………………………………………………… m 3 / día

Cantidad de producción ..……...Q emisión =16800 t/día

Humedad de los productos……………………..…. α=1%

La cantidad de residuos …………….………………..Q residuos = 58 m 3 / día

Humedad del sedimento……………….………..…. β=96%

Relación de recirculación………….………. λ=0.49

Área para riego………………... F=0.5 ha

La temperatura del agua que ingresa al enfriador….…. T 1 \u003d 43.6 ºС

Temperatura del agua enfriada………..….…37.3 ºС

Temperatura del aire……………………........... T aire =20 ºС

Coeficiente de evaporación de agua permisible en el sistema.

enfriamiento inverso……………………. φ sumar = 2

Para calcular el sistema de enfriamiento del motor de un automóvil o tractor, el valor inicial es la cantidad de calor que se le quita por unidad de tiempo. Q genial . Esta cantidad se puede determinar a partir de la ecuación de balance de calor:

dónde q genial- la proporción de la cantidad de calor extraído del motor. Para motores de gasolina q genial= 800–1300 kJ/kW? s, para motores diesel q genial= 1100–1150 kJ/kW? Con.

Habiendo determinado el valor Q genial , luego encuentra la cantidad de liquido , circulando en el sistema de refrigeración por unidad de tiempo,

,

dónde W es la capacidad calorífica del fluido en circulación.

¿Para agua C w = 4,22 kJ/kg? K, para mezclas de etilenglicol C w = 2–3,8 kJ/kg? A;

t afuera, t adentro- temperatura del fluido que sale del radiador y que entra en él, °C.

Para radiadores de motores de automóviles y tractores, el valor t fuera – t dentro= 5–10? DE.

El sistema de refrigeración del motor suele calcularse para dos modos de funcionamiento del motor: a potencia nominal y par máximo.

El tamaño de la superficie de enfriamiento del radiador (m 2) está determinado por la fórmula:

,

dónde k es el coeficiente total de transferencia de calor a través de las paredes del radiador,

no es genial- temperatura media del refrigerante en el radiador, °С;

,

donde t en refrigerante = 90 ? C es la temperatura del refrigerante a la entrada del radiador;

t sale genial = 80–85? C es la temperatura del refrigerante a la salida del radiador;

no es genial es la temperatura media del aire que pasa por el radiador, °C,

,

donde t en genial = 40? C es la temperatura del aire a la entrada del radiador;

t sale genial = 60–70? C es la temperatura del aire a la salida del radiador.

Coeficiente k depende de muchos factores: el material de la rejilla de refrigeración, la forma y el estado de sus superficies internas y externas, la naturaleza del movimiento del flujo de aire, etc. La transferencia de calor del radiador se deteriora significativamente cuando se forman incrustaciones, óxido o suciedad. en eso.

Valor k puede ser determinada por la fórmula:

,

¿dónde? 1 \u003d 8500–14500 kJ / m 2? h? K es el coeficiente de transferencia de calor del líquido a las paredes del radiador;

? es el coeficiente de conductividad térmica del metal de las paredes (tubos) del radiador. ¿Por valor de latón? = 300–450 kJ/m? h? K, para aluminio -? = 300–350 kJ/m? h? K, para acero inoxidable -? = 35–70 kJ/m? h? A;

? es el espesor de la pared del tubo, metro;

? 2 - coeficiente de transferencia de calor desde las paredes del radiador (tubos) al aire, ? 2 \u003d 150–1100 kJ / m 2? h? A.

¿Coeficiente? 2 depende principalmente de la velocidad del aire ? OMS que pasa por el radiador, y se expresa por la dependencia:

Para cálculos preliminares del área del radiador del sistema de enfriamiento, puede usar la fórmula:

,

dónde F- área específica de enfriamiento, m 2 / kW.

Para coches F= 0,14–0,3, para camiones F= 0,2–0,4, para tractores F = 0.4–0.55.

Capacidad del sistema de refrigeración líquida l. (Ne en kW) varía dentro de los siguientes límites: para automóviles – (0,13–0,35)?Ne, para camiones – (0,27–0,8)?Ne, para tractores – (0,5–1,7)?Ne.

El tamaño del ventilador del motor de un automóvil o tractor debe ser tal que asegure el suministro de aire en la cantidad necesaria para enfriar el líquido en el radiador.

El tipo de ventilador está determinado por el coeficiente de velocidad condicional:

,

dónde V OMS- rendimiento del ventilador, m 3 / s.

,

¿dónde? OMS= 1,07 kg/m 3 - densidad del aire;

Woz= 1 kJ/kg? K es la capacidad calorífica del aire;

H - presión del ventilador. H = 600–1000 Pa.

Con n ref = 15–100, se utilizan ventiladores centrífugos, con n ref = 80–300, se utilizan ventiladores axiales de una etapa.

2.1.1 Determinación del caudal de agua de refrigeración

El consumo de agua de refrigeración G en (en kg / s) se determina a partir del balance de calor del condensador:

donde es la entalpía del vapor en el compensador barométrico, kJ/kg;

es la capacidad calorífica del agua, kJ/(kg K);

C en \u003d 4190 kJ / (kgK);

Temperatura inicial del agua de refrigeración, ºС;

t n \u003d 10 20 ºС

Temperatura final de la mezcla de agua y condensado, ºС.

La diferencia de temperatura entre el vapor y el líquido a la salida del condensador es de 3 ÷ 5 grados, por lo que se supone que la temperatura final del agua es de 3 ÷ 5 grados. por debajo de la temperatura de condensación del vapor:

2.1.2 Cálculo del diámetro del condensador barométrico

El diámetro del condensador barométrico ‚ se determina a partir de la ecuación de flujo

, (2.2)

donde - densidad de vapor, kg / m 3 seleccionado de acuerdo con la presión de vapor en el condensador P bq;

– velocidad del vapor, m/s, tomada dentro de 15 ÷ 25 m/s.

De acuerdo con las normales NIIKHIMMASH, seleccionamos un condensador barométrico con un diámetro de d bc = 600 mm con un diámetro de tubería de d bt = 150 mm.

2.1.3 Cálculo de la altura del tubo barométrico

Velocidad del agua en un tubo barométrico

Altura del tubo barométrico

, (2.3)

donde V es el vacío en el condensador barométrico, Pa;

es la suma de los coeficientes de resistencia locales;

es el coeficiente de fricción en el tubo barométrico;

son la altura y el diámetro del tubo barométrico, m;

0,5 - margen de altitud para un posible cambio en la presión barométrica.

donde son los coeficientes de resistencia locales a la entrada y salida de la tubería.

El coeficiente de fricción depende del modo de movimiento del agua en el tubo barométrico. Determinemos el modo de flujo de agua en un tubo barométrico:

donde es la viscosidad del agua, Pa∙s, determinada por el nomograma a la temperatura del agua t cf.

Para tuberías lisas con Re = 123250,

2.2 Cálculo del rendimiento de la bomba de vacío

El rendimiento de la bomba de vacío G aire está determinado por la cantidad de aire que debe eliminarse del condensador barométrico:

donde 2.5∙10 -5 es la cantidad de gas liberado de 1 kg de agua; 0.01 - la cantidad de gas aspirado en el condensador a través de los sellos por 1 kg de vapor. Después

Rendimiento volumétrico de la bomba de vacío.

, (2.5)

donde R es la constante universal de los gases, J/(kmol K);

Min es el peso molecular del aire, kg/kmol;

t en - temperatura del aire, ºС;

R en - presión parcial aire seco en un condensador barométrico, Pa.

Temperatura del aire

presión del aire

, (2.6)

donde P p es la presión del vapor saturado seco en t v, Pa. A una temperatura del aire de 27,07ºС, Р p = 0,038∙9,8∙10 4 Pa.

Conociendo la productividad volumétrica del aire y la presión residual en el condensador R bk, según el catálogo seleccionamos una bomba de vacío del tipo VVN - 3 ejes de potencia.

Consumo específico de energía por tonelada de agua evaporada, ,

Estos factores deben tenerse en cuenta en la comparación técnica y económica de los dispositivos y la elección del diseño óptimo. A continuación se muestran las principales áreas de uso de los evaporadores. varios tipos. Para la evaporación de soluciones de baja viscosidad ~8 10-3 Pa·s, sin formación de cristales, se utilizan con mayor frecuencia evaporadores verticales con circulación natural múltiple. De ellos...

Se normaliza tras espesar con agua, leche desnatada o nata. El agua debe ser hervida y purificada. 4. Cálculo de un evaporador al vacío de dos cámaras Cálculo de un evaporador al vacío de dos cámaras con termocompresor para la producción de leche condensada con el desarrollo de un evaporador. Datos iniciales: Productividad sobre la humedad evaporada: W=2000; Presión de vapor de trabajo: ...

Caudal de refrigerante, m3/s; G es el caudal másico del refrigerante, kg/h; γ es la densidad del vapor, kg/m3; w es la velocidad del vapor, m/s. Tome una velocidad de vapor de 20 m/seg. Resumimos los cálculos en la Tabla. Tabla de cálculos para accesorios de una instalación de evaporador Nombre del accesorio Consumo de vapor, kg/h Presión de vapor, atm Densidad, kg/m3 Segundo caudal, m3/s Velocidad de vapor, m/s Diámetro, mm calculado aceptado...

Líquidos en las tuberías, así como en la intensidad de la vaporización Por lo tanto, en dispositivos con circulación forzada, la evaporación se produce efectivamente a pequeñas diferencias de temperatura útiles. que no supere los 3-5 ° C y con viscosidades significativas de las soluciones. Uno de los diseños de un evaporador con circulación forzada se muestra en la Fig. 16. El dispositivo tiene una cámara de calentamiento vertical remota ...