Определение скорости движения среды в нагнетательном трубопроводе. Расчет полного гидравлического сопротивления сети и напора насосной установки. Определение мощности центробежного насоса и стандартного диаметра трубопровода. Выбор марки насоса.
При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора и мощности при заданной подаче (расходе) жидкости, перемещаемой насосом.
Введение
На предприятиях химической промышленности подвергаются переработке значительные количества газов и их смесей.
Основными типами насосов, применяемых в химической технологии, являются центробежные, поршневые и осевые насосы.
К. п. д. передачи зависит от способа передачи усилия. В центробежных и осевых насосах вал электродвигателя обычно непосредственно соединяется с валом насоса; в этих случаях ?пер=1. В поршневых насосах чаще всего используют зубчатую передачу; при этом ?пер= 0,93 - 0,98.
При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора и мощности при заданной подаче (расходе) жидкости, перемещаемой насосом. Далее по этим характеристикам выбирают насос конкретной марки.
1. Определение скорости движения среды в трубопроводе
Жидкость движется в напорном трубопроводе, принимаем скорость движения W=1 м/с.(таб.1.1 стр.17 [1])
W- скорость движения жидкости в трубопроводе, м/ с
Принимаем: V= 0,0097 м3/с
W= 1 м/с
Подставляем значения в формулу (1), получаем: м=111 мм
Определение стандартного диаметра трубопровода
Подбираем стандартный диаметр трубопровода, близкий к расчетному по таб. 1.1 лит.[2]: d=133х7 мм.
Уточнение скорости движения жидкости
Стандартный диаметр отличается от расчетного, поэтому уточняем скорость движения жидкости в трубопроводе по формуле
(2)
Где DГОСТ- стандартный диаметр, м
Принимаем dгост= 119мм= 0, 119 м
Подставляем значения в формулу (2), получаем: = 0,87 м/с
2. Расчет полного гидравлического сопротивления сети
Расчет гидравлического сопротивления трубопровода
?Робщ=?Ртр ?Рап-та (3)
Определение потерь давления при прохождении жидкости по трубам
Находим ?Ртр по формуле
(4)
Где W- скорость движения жидкости по трубопроводу, м/с ? - рабочая плотность жидкости, кг/м3 ? - коэффициент трения
L - длина трубопровода,м d - диаметр трубопровода, м2 ? - коэффициент местных сопротивлений hг - геометрическая высота подъема, м
Р1-Р2 - разность давлений в нагнетательном и всасывающем пространстве, Па
Определяем коэффициент трения ?. Он зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости трубопровода: Считаем критерий Рейнольдса, Re по формуле
(5)
Где d- диаметр трубопровода, м2
W- скорость течения жидкости по трубопроводу, м/с ? - плотность смеси, текущей по трубопроводу, кг/м3 ? - динамический коэффициент вязкости смеси, текущей по трубопроводу, МПА•с
Значения берем из табл. XIII и подставляем в формулу (5), считаем критерий Рейнольдса
69974 10000 отсюда следует, что режим устойчивый турбулентный.
Определяем среднее значение шероховатостей труб е по таб. XII стр. 519 [1].
Определяем е= 0,2 мм
Находим отношение , где dэ- эквивалентный диаметр
Далее по рис. 1.5 стр. 22 [1], определяем коэффициент трения ?.
Определяем ? = 0,024
Определяем коэффициент местных сопротивлений по таб. XIII стр. 520 [1]: Вид сопротивления ??мс
Вход в трубу с острыми краями 0,5
Поворот (6 шт) А=1, В=0,11 6*0,11*1,0=0,66
Диафрагма d0=50мм 65,5
Задвижка (3шт) 0,5*3=1,5
Прямоточный вентиль (1 шт) 0,49*1=0,49
??мс 68,5
Считаем сумму местных сопротивлений: ??=0,5 0,66 65,5 1 0,49=68,5
Считаем общие потери давления , Па, по формуле (4): Расчет аппарата
Считаем потери давления на теплообменник по формуле
, (6) где ? - коэффициент трения n - число ходов в теплообменнике
W - скорость течения жидкости в теплообменнике, м/с
L- длина трубы теплообменника, м dэ - эквивалентный диаметр, м2 ?м.с.- коэффициент местных сопротивлений
Рассчитываем скорость течения жидкости в теплообменнике: , (7) где z- число ходов.
Рассчитываем скорость движения жидкости в теплообменнике по формуле (7): Определяем коэффициент трения
Для этого определяем критерий Рейнольдса и отношение эквивалентного диаметра к средней высоте выступов шероховатости на внутренней поверхности трубы.
Определяем эквивалентный диаметр. Так как труба имеет круглое сечение, то эквивалентным диаметром будет являться диаметр трубы теплообменника: dэ=d=0,02 м2
Считаем критерий Рейнольдса по формуле
(8)
Принимаем ?с=1,7МПА•с ?с = 1149кг/м3
Подставляем значения в формулу (8), получаем: 6415,47>10000, отсюда следует, что режим устойчивый турбулентный.
Принимаем среднюю высоту выступов шероховатости на внутренней поверхности трубы е= 0,2 мм по таб. XII стр. 519 [1]
Считаем отношение эквивалентного диаметра к средней высоте выступов шероховатости на внутренней поверхности трубы : Далее по рис. 1,5 стр.22 [1], определяем коэффициент трения ?.
Принимаем ?= 0,039.
Определяем коэффициент местных сопротивлений (стр.26 [1]): Вид сопротивления ??мс
Входная и выходная камеры 1,5*2=3
Вход или выход из труб 1,0*2=2
??мс 5
Считаем сумму местных сопротивлений: ??= 3 2=5
Считаем потери давления аппарата ?РАП-та, Па, по формуле (9)
Полный расчет
Полный расчет центробежного насоса производим по формуле (3)
?Робщ=720,9 564896,96=565617,86Па
3. Расчет напора насосной установки
Считаем напор Н, м, по формуле: (10)
Полученные значения подставляем в формулу (10) и определяем напор Н,м:
4. Определение мощности насосной установки
Считаем напор Nпол, Вт, по формуле
Nпол=?Робщ*V (11)
Полученные значения подставляем в формулу (11) и определяем мощность Nпол, Вт
Nпол=565617,86*0,0097=5486,5 Вт
Считаем напор Nдв, Вт, по формуле: Nдв=Nпол/? (12)
Полученные значения подставляем в формулу (12) и определяем мощность Nдв, Вт
Nдв=5486,5/0,6=9144 Вт=9,1 КВТ
5. Подбор насоса
По таблице 2,5 [1, с. 92] по заданной производительности и развивающему напору V=0,0097 м3/с; Н=50,23 м выбираем центробежный насос марки Х45/54, для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=1,25•10-2 м3/с, напор Н=54 м; и КПД ?н= 0,60. Насос снабжен двигателем типа АО2 - 72 - 2, номинальная мощность Nдв= 30 КВТ, ?дв=0,89; и частота вращения вала n=48,3 об/с.
Приемная емкость
1- Вентиль
2- Центробежный насос
3- Задвижка
4- Диафрагма
5- Теплообменник
6- Напорная емкость
7- Линия всасывания
8- Линия нагнетания
Список литературы
1. Павлов К.Ф., Романков П. Г., Носков Н.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии; Учебное пособие для вузов.- М.: Химия, 1987.-576с.
2. Дыпнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию. - М.: Химия, 1991. - 496с.
3. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. - 11-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. - М.: Альянс, 2005- 753с.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
