Расчет трубопровода и подбор насоса для установки концентрирования серной кислоты - Курсовая работа

Трубопроводные сети широко используются на любых химических предприятиях и предназначены для перемещения жидкостей из аппарата в аппарат. При этом зачастую они снабжены насосами, обеспечивающими необходимую производительность трубопроводов и химической аппаратуры. Насосы выбирают исходя из количества перекачиваемой жидкости в единицу времени (производительности), ее характеристик (температуры, давления, плотности) и из рассчитанного напора.Топочные газы тремя потоками поступают в концентратор, где за счет барботажа через слой серной кислоты 68-70%-ной концентрации, поступающей сюда же непрерывно, отдают ей свое тепло и концентрируют до концентрации 93-95%. Пройдя концентратор, охлажденные топочные газы выводятся на очистку, а 93-95%-ная серная кислота с температурой 2300С до 2500С с помощью насоса подается в холодильники 2, откуда после охлаждения от 350С до 400С поступают в хранилище 3.Давление в концентраторе и хранилище МПА 0.1 Температура кислоты на выходе из концентратора 0С 250Далее для упрощения расчетов будем принимать температуры участков AB, CD 2500 и 400 соответственно. Все табличные значения параметров (плотность, вязкость и т.д.) определяем пользуясь приемами интерполяции. Рассчитываем трубопровод по максимальному объемному расходу и максимальной скорости коррозии. Можем определить максимальный объемный расход: (1) где - массовый расход жидкости, кг/с; Задаемся рядом значений скорости: 0,75 м/с; 0,9 м/с; 1,1 м/с; 1,25 м/с (таблица 3.1) [1] и определяем соответствующие диаметры по формуле (2): (2) где Q - объемный расход;Определим действительную скорость и число Рейнольдса на этом участке. Для установления режима движения жидкости необходимо вычислить число Рейнольдса, которое, выраженное через диаметр цилиндрического трубопровода, вычисляется по следующей формуле: (5) где V - скорость движения жидкости в трубопроводе; Для определения коэффициента гидравлического трения используем формулу Ф.А.Шевелева для доквадратичной области : (6) Для этого необходимо определить величину усредненной относительной шероховатости из соотношения: (8) где ?=1,5 мм принята по данным таблицы 4.3 как для стальных цельнонатянутых водопроводных труб находящихся в эксплуатации С учетом этого радиуса и размеров трубопровода общая длина прямых участков составит: По формуле Вейсбаха - Дарси (9) потери напора на трение по длине составят: (9) где hl - потери напора на трение, м;Определим действительную скорость и число Рейнольдса на этих участках по формулам (4) и (5). Можем определить максимальный объемный расход по уравнению (1): Скорость течения жидкости по определяется формуле (4): Число Рейнольдса, вычисляем формуле (5): Режим движения турбулентный. Для определения коэффициента гидравлического трения используем формулу Ф.А.Шевелева для доквадратичной области : (13) Для проверки определения коэффициента гидравлического трения используем формулу Альтшуля: Принимаем По формуле Вейсбаха - Дарси (9) потери напора на трение по длине составят: Определим местные потери напора в трубопроводной сети.Определим действительную скорость и число Рейнольдса на этих участках по формулам (4) и (5). При t=40° С раствор кислоты имеет плотность =1761 и динамический коэффициент вязкости =0,0125 Па?с. Можем определить максимальный объемный расход по уравнению (1): Скорость течения жидкости по определяется формуле (4): Число Рейнольдса, вычисляем формуле (5): Режим движения ламинарный По формуле Вейсбаха - Дарси (9) потери напора на трение по длине составят: Определим местные потери напора в трубопроводной сети. Определим коэффициент потерь на местные сопротивления, принимая по таблице 5.2 С=130 для колена с углом 90?Определим действительную скорость и число Рейнольдса на этом участке. При t=40° С раствор кислоты имеет плотность =1761 и динамический коэффициент вязкости =0,0125 Па?с (интерполируем данные таблиц 4.1 и 4.2) Для установления режима движения жидкости необходимо вычислить число Рейнольдса, которое, выраженное через диаметр цилиндрического трубопровода, вычисляется по следующей формуле: (16) где V - скорость движения жидкости в трубопроводе; Для расчетов потерь напора по длине необходимо знать длину прямых участков трубопровода. С учетом радиуса и размеров трубопровода общая длина прямых участков составит: По формуле Вейсбаха - Дарси (9) потери напора на трение по длине составят: (18) где hl - потери напора на трение, м;Определим действительную скорость и число Рейнольдса на этом участке по формулам (4) и (5). Можем определить максимальный объемный расход по уравнению (1): Скорость течения жидкости в трубах холодильника с учетом их количества можно определить как: (22) где d - внутренний диаметр труб в теплообменнике, м; Коэффициента гидравлического трения определяем по формуле Ф.А.Шевелева (6) для доквадратичной области: Поверяем по формуле Альтшуля (7): ПринимаемСумма потерь напора на всех участках трубопровода:Рассмотрим сечение трубопровода, первое на участке АВ, т.е. сечение на входе в насос, так как ранее мы предопределили мес

Содержание

Введение

1. Задание

2. Расчет трубопровода

2.1 Расчет диаметра трубопровода

2.2 Расчет потерь напора в трубопроводной сети

2.2.1 Расчет участка AB

2.2.2 Расчет участка ВС и BD

2.2.3 Расчет участка FN и GF

2.2.4 Расчет участка FD

2.2.5 Расчет холодильника

2.2.6 Суммарные потери напора в сети

3. Выбор насоса и двигателя

4. Режим работы насоса

Заключение

Литература

Трубопроводные сети широко используются на любых химических предприятиях и предназначены для перемещения жидкостей из аппарата в аппарат. При этом зачастую они снабжены насосами, обеспечивающими необходимую производительность трубопроводов и химической аппаратуры. Для правильного выбора насоса необходимо производить расчет трубопроводных сетей, обладающих определенным гидравлическим сопротивлением.

Насосы выбирают исходя из количества перекачиваемой жидкости в единицу времени (производительности), ее характеристик (температуры, давления, плотности) и из рассчитанного напора. По этим параметрам производится расчет полезной и потребляемой электродвигателем насоса мощности, выбор типа и типоразмера насоса, а также выбор места установки насоса и его расчет на кавитацию.

Кавитация возникает при высоких скоростях вращения рабочего колеса центробежного насоса и при перекачивании горячих жидкостей в условиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе. Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счет гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производительность насоса и развиваемый напор резко снижается.

В данной курсовой работе выполнен расчет установки концентрирования серной кислоты и подобран необходимый насос, обеспечивающий работу установки.