Гидравлический расчет технологического трубопровода, подбор насоса - Курсовая работа

Технологическими трубопроводами называют такие трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируют смеси, полупродукты и готовые продукты, отработанные реагенты, воду, топливо и др. материалы, обеспечивающие ведение технологического процесса. С помощью технологических трубопроводов на химических предприятиях перемещают продукты как между отдельными аппаратами в пределах одного цеха или технологической установки, так и между технологическими установками и отдельными цехами, подают исходное сырье из хранилищ или транспортируют готовую продукцию к месту ее хранения. Бесперебойная работа технологических установок и химического предприятия в целом, качество выпускаемой продукции и безопасные условия работы технологического оборудования в значительной степени зависят от того, насколько грамотно спроектированы и эксплуатируются трубопроводы, и на каком уровне поддерживается их исправное состояние. Применяемые в химической технологии и транспортируемые по трубопроводам сырьевые материалы и продукты обладают различными физико-химическими свойствами. Трубопроводы, не имеющие по пути следования жидкости в трубе ответвлений для отбора или дополнительной подачи в трубопровод жидкости, называются простыми.1.1 Задание для курсовой работы №1 по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии» Выполнить гидравлический расчет технологического трубопровода и построить кривую требуемого напора. Подобрать насос для перекачивания по трубопроводу жидкости с заданным расходом. Перекачиваемая жидкость: Серная кислота 60%;Для 60%-й серной кислоты справочные значения плотности и динамической вязкости равны соответственно: , Па·с;Зададим 6 значений скорости на участке трубы меньшего диаметра (II участок трубопровода) из интервала [0.5;3] м/с.Напор, требуемый для преодоления сопротивления столба жидкости: , где . Рассчитаем потери напора: Для этого найдем значения критерия Рейнольдса для жидкости в первой трубе: Получим: REI, 1=2307 Тогда Критические значения критерия Рейнольдса: Поскольку все значения критерия Рейнольдса входят в интервал [REKP1; REKP2], то для смешанного турбулентного течения можно воспользоваться следующей формулой для расчета коэффициента трения: Тогда потери на 1-м линейном участке трубопровода будут равны: Потери на 2-м линейном участке трубы: Шероховатость трубы: Для второй новой стальной трубы примем: м. Тогда: Критические значения критерия Рейнольдса: Поскольку первые 4 значения критерия Рейнольдса меньше REKP1, течение гладкое турбулентное, и: , получим: Так как последние два значения Re принадлежат интервалу [REKP1; REKP2], то течение смешанное турбулентное, и: , тогда Потери напора на втором участке трубопровода: , найдем: Найдем потери напора в местных сопротивлениях.Находим требуемый напор:

На основании проведенных расчетов построим кривую требуемого напора.В данной работе подбор насоса заключается в поиске такого насоса, для которого рабочая точка, при совмещении с кривой требуемого напора, располагалась в пределах области насоса, и для которой обычный расход qv был равен заданному для трубопровода расходу или отличался от него в большую сторону. Подберем насос для обеспечения таких условий: Марка Q, м3/с Н, м столба жидкости n, 1/с ?н ЭлектродвигательВидно, что кривая требуемого напора и насоса пересекаются практически в рабочей области. Кроме того, насос обеспечивает небольшой дополнительный запас расхода и напора. Для повышения необходимого напора в сети, необходимо использовать запорно-регулирующее устройство (вентиль). В связи с этим, для регулирования подачи насосов преимущественно используется дросселирование. Если, например, прикрыть вентиль, тем самым, увеличив потери напора в сети, как видно из уравнения для расчета местных потерь напора, рост коэффициента местного сопротивления приведет к росту потерь напора.При проектировании насосной установки выполняется проверка на допустимую высоту всасывания. Причина этого в том, что напор (а чаще всего и давление) на входе во всасывающий трубопровод выше, чем на входе в насос на величину потерь во всасывающем трубопроводе. При достижении давления насыщенных паров жидкость начнет кипеть. Пар, попав в насос, нарушает его работу. Другое явление, крайне нежелательное при работе насоса и вызванное понижением давления на всасывании - кавитация (вскипание жидкости в зоне пониженного давления (например за кромкой лопаток насоса) с последующим захлопыванием образовавшихся пузырьков в зоне повышения давления).В данной работе был выполнен расчет технологического трубопровода (определение требуемого напора), состоящий из определения статического, скоростного напоров, а также местных и линейных сопротивлений на различных участках и на всем трубопроводе в целом.

Содержание

Введение

Цели и задачи курсовой работы

1. Расчет трубопровода

1.1 Задание

1.2 Расчеты

1.2.1 Определение скоростей и расходов

1.2.2 Определение статического и скоростного напоров

1.2.3 Расчет потерь напора

1.2.4 Определение требуемого напора

2. Подбор насоса

3. Регулирование работы насоса

4. Расчет допустимой высоты всасывания

Выводы

Список литературы

Технологическими трубопроводами называют такие трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируют смеси, полупродукты и готовые продукты, отработанные реагенты, воду, топливо и др. материалы, обеспечивающие ведение технологического процесса.

С помощью технологических трубопроводов на химических предприятиях перемещают продукты как между отдельными аппаратами в пределах одного цеха или технологической установки, так и между технологическими установками и отдельными цехами, подают исходное сырье из хранилищ или транспортируют готовую продукцию к месту ее хранения.

На предприятиях химической промышленности технологические трубопроводы являются неотъемлемой частью технологического оборудования. Затраты на их сооружение в отдельных случаях могут достигать 30 % от стоимости всего предприятия. На некоторых химических заводах протяженность трубопроводов измеряется десятками и даже сотнями километров. Бесперебойная работа технологических установок и химического предприятия в целом, качество выпускаемой продукции и безопасные условия работы технологического оборудования в значительной степени зависят от того, насколько грамотно спроектированы и эксплуатируются трубопроводы, и на каком уровне поддерживается их исправное состояние.

Применяемые в химической технологии и транспортируемые по трубопроводам сырьевые материалы и продукты обладают различными физико-химическими свойствами. Они могут находиться в жидком, пластичном, газо- или парообразном состоянии, в виде эмульсий, суспензий или газированных жидкостей. Температуры этих сред могут находиться в пределах от низких минусовых до чрезвычайно высоких, давление - от глубокого вакуума до десятков атмосфер. Эти среды могут быть нейтральными, кислыми, щелочными, горючими и взрывоопасными, вредными для здоровья и экологически опасными.

Трубопроводы подразделяются на простые и сложные, короткие и длинные. Трубопроводы, не имеющие по пути следования жидкости в трубе ответвлений для отбора или дополнительной подачи в трубопровод жидкости, называются простыми. К сложным относят трубопроводы, состоящие из основной магистральной трубы и боковых ответвлений, образующих сеть трубопроводов различной конфигурации. Трубопроводы технологических установок химических предприятий в большинстве своем являются простыми.

Наиболее простым способом перемещения жидкости из одного аппарата в другой является ее слив самотеком. Такое перемещение оказывается возможным, только если начальная емкость располагается выше заполняемой.

Цели и задачи курсовой работы.

· Ознакомление с устройством технологических трубопроводов химических предприятий, способами перемещения по ним жидкостей и методами использования фундаментальных зависимостей для получения расчетных уравнений, необходимых для построения гидравлических характеристик трубопроводов.

· Выполнение индивидуального задания по построению кривой требуемого напора для простого технологического трубопровода, определению способа перемещения жидкости по нему для заданного расхода, и подбор насоса, а также приобретение навыка анализа работы трубопровода на основании его гидравлических характеристик.

В данной работе был выполнен расчет технологического трубопровода (определение требуемого напора), состоящий из определения статического, скоростного напоров, а также местных и линейных сопротивлений на различных участках и на всем трубопроводе в целом. Построена кривая требуемого напора, и выполнен подбор насоса, обеспечивающий заданный преподавателем расход перемещаемой жидкости.

1. А.Г. Касаткин, «Основные процессы и аппараты химической технологии», М.: Химия, 1971 - 784 с.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991 - 496 с.

3. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов хим. технологии, 10-е изд., перераб. и дополн. Под ред. П.Г. Романкова. Л.: Химия, 1987 - 578 с.