Расчет теплообменников смешения
В смесительных аппаратах теплопередача осуществляется при непосредственном контакте и смешении теплоносителей. Типичным примером такого теплообменника является барометрический конденсатор (см. раздел 8.3).
При расчете барометрического конденсатора определяют расход охлаждающей воды 
, размеры корпуса и число полок, размеры барометрической трубы и количество воздуха, подлежащего откачиванию вакуум-насосом.
Пренебрегая теплом с уходящим воздухом, расход воды на полную конденсацию пара в количестве 
определяют из теплового баланса
,
откуда
,
где 
– энтальпия пара; 
и 
– начальная и конечная температуры воды.
Диаметр корпуса конденсатора определяют по известному объему пара при рабочем давлении в конденсаторе и скорости движения пара в свободном сечении корпуса, равной 18–22 м/с. Сечение патрубков на корпусе конденсатора рассчитывают в зависимости от следующих скоростей: для пара, входящего в конденсатор, – 40 ÷ 50 м/с; для воздуха – 12 ÷ 15 м/с; для охлаждающей воды – 1,0 ÷ 1,2 м/с; для барометрической воды – 0,3 ÷ 0,5 м/с. Конструктивно расстояние 
между полками принимают одинаковым:
,
где 
– диаметр корпуса конденсатора.
Конечную температуру барометрической воды, выходящей из конденсатора, принимают на 3–4 °С ниже температуры насыщения.
Необходимое число полок 
конденсатора можно рассчитать по формуле
,
где 
– температура насыщенного пара; 
– температура воды на выходе из первой полки.
Температуру можно рассчитать из соотношения
,
где 
– эквивалентный диаметр плоской струи; 
и 
– ширина и толщина струи; 
– скорость истечения струи, 
; 
– расход барометрической воды.
Высота барометрической трубы 
(от уровня воды в барометрическом сборнике до парового патрубка в корпусе):
.
Здесь 
– разрежение в конденсаторе, кПа; 102 – давление в кПа, соответствующее 760 мм рт. ст.; – скорость воды и конденсата в барометрической трубе (принимают 0,3 ÷ 0,5 м/с); 
– сумма коэффициентов сопротивления на входе воды в трубу и на выходе из нее (принимают 
); 
– коэффициент сопротивления трению ( 
); 
– внутренний диаметр барометрической трубы.
В последнем уравнении первая составляющая – высота столба воды в трубе, необходимая для уравновешивания атмосферного давления, вторая составляющая – напор, необходимый для преодоления сопротивлений в барометрической трубе и сообщения воде скорости . Высота 0,5 м прибавляется для того, чтобы при увеличении вакуума вода не заливала паровой патрубок конденсатора и не попадала в примыкающий к нему аппарат.
Диаметр барометрической трубы находят из уравнения расхода смеси конденсата пара и воды , движущейся по ней,
( 
– плотность воды в барометрической трубе).
Для определения количества воздуха 
, откачиваемого из конденсатора вакуум-насосом, пользуются эмпирической формулой
,
объем отсасываемого воздуха
,
где 
– газовая постоянная для воздуха, 
Дж/(кг·К); 
– температура воздуха, 
; 
– парциальное давление воздуха, 
( 
– общее давление в конденсаторе 
– парциальное давление пара, равное давлению насыщения при температуре ).