 |
Участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника
|
|
|
|
м.
Согласно расчетной схеме (рис. 12) на напорном участке трубопровода от насоса до теплообменника имеется два местных сопротивления: два плавных поворота – 
[1, табл. 3.3].
Поэтому
м.
Суммарные потери напора на участке напорного трубопровода от насоса до теплообменника:
м.
Теплообменник
м.
Определим напор, теряемый в местных сопротивлениях теплообменника (рис. 13).
Рис. 13 – Коэффициенты местных сопротивлений теплообменника
Предварительно вычислим площади потока в различных участках.
1. Площадь поперечного сечения штуцера:
м2;
2. Площадь поперечного сечения крышки (свободного сечения аппарата)
м2;
3. Площадь поперечного сечения 56 труб теплообменника:
м2.
Скорости и скоростные напоры в соответствующих сечениях:
м/с;
м;
м/с;
м;
м/с;
м.
Коэффициенты местных сопротивлений:
а) при входе потока через штуцер в крышку (внезапное расширение):
;
б) при входе потока из крышки в трубы (внезапное сужение):
;
в) при выходе потока из труб в крышку (внезапное расширение):
;
г) при входе потока из крышки в штуцер (внезапное сужение):
.
Вычисляем потери напора в местных сопротивлениях:
а) при входе потока через штуцер:
м;
б) при входе потока из крышки в трубы первого хода аппарата:
м;
в) при выходе потока из труб в крышку:
м;
г) при выходе потока из крышки через штуцер:
м;
д) при повороте из одного хода в другой на 180° (
=2,5):
м.
Суммарные потери напора в местных сопротивлениях теплообменника:
Общие потери напора (по длине и в местных сопротивлениях теплообменника):
|
|
|
м.
Диаметр напорного трубопровода dн = 0,05 м совпадает с диаметрами штуцеров dш = 0,05 м, следовательно при входе и выходе из теплообменника потерь напора не будет.
Участок напорного трубопровода от теплообменника до стерилизуемого аппарата
.
м.
Участок напорного трубопровода от теплообменника до стерилизуемого аппарата включает следующие местные сопротивления: 6 плавных поворот на 900 
. Тогда сумма коэффициентов местного сопротивления 
.
м.
м.
Суммарные потери напора в насосной установке (сети)
м
3.2 Определение требуемого напора насоса
Требуемый напор насоса определяем по формуле:
, (17)
где Н=8м– высота подъёма жидкости в насосной установке (от насоса), м,
hвс – высота всасывания насоса, hвс= 0,5 м;
Рк – давление в стерилизуемом аппарате, Рк = 0,55 МПа;
Рат – атмосферное давление, Рат = 9,81×104 Па;
– суммарные потери напора в сети, = 9,17 м.
По формуле (17):
м.
3.3 Выбор типа и марки насоса по расчетному напору и заданной подаче
По полю характеристик V – Н насосов для чистой воды [8, c. 328] по заданной подаче V = 4×10-3 м3/с (14,4 м3/ч) к рассчитанному требуемому напору Нтр =64,4 м выбираем насос по ГОСТ 22247-96: К 290/18б-У2, n=1450 об/мин.
3.4 Построение характеристик насоса и трубопровода. Определение рабочей точки насоса
По каталогу насоса для химических производств [6] строим рабочие характеристики выбранного насоса – зависимости Н = f(V), N = f(V), h = f(V).
Для построения характеристики трубопровода рассмотрим его уравнение (17).
Первые два слагаемых уравнения являются величиной постоянной и определяют собой статистический напор, тогда
,
где 
м.
Так как трубопровод эксплуатируется в квадратичной зоне сопротивлений (Re >105), то зависимость потерь напора в трубопроводе от изменения скоростей носит квадратичный характер, т.е.
|
|
|
, (18)
где в – коэффициент пропорциональности, определяемый по координатам т. А, лежащей на этой кривой.
Н = f(V), η=f(V)
Для этой точки имеются:
м3/с – (по заданию);
НД = Нтр = 64,4м
м.
Отсюда
.
Уравнение кривой сопротивления трубопровода, выражающее собой потребные напоры насоса при подаче различных расходов по заданному трубопроводу
Задаваясь различными значениями расходов V, рассчитываем соответствующие им значения Нтр = f(V).
Результаты расчета сводим в таблицу 2.
Таблица 2 Характеристики трубопровода
| V | Нст, м |
|
| |
| м3/с | м3/ч | |||
| 0 | 0 | 55,3 | 0 | 55,3 |
| 0,0011 | 4 | 0,69 | 55,99 | |
| 0,0016 | 6 | 1,46 | 56,76 | |
| 0,0022 | 8 | 2,76 | 58,06 | |
| 0,0028 | 10 | 4,47 | 59,77 | |
| 0,0039 | 14 | 8,67 | 63,97 | |
| 0,0044 | 16 | 11,03 | 66,33 | |
| 0,0050 | 18 | 14,25 | 69,55 | |
| 0,0055 | 20 | 17,24 | 72,54 | |
, м
, м
По данным таблицы 2 строим характеристику трубопровода Нтр = f(V), отложив на оси ординат величину Нст =55,3 м.
Точка пересечения характеристик насоса и трубопровода определяет рабочую точку А. Координаты рабочей точки:
VА = 16 м3/ч = 0,0044 м3/с; Н = 66 м; 
%;
Ne= 
кВт.
Так как VА = 16 м3/ч больше заданной подачи VА=14,4 м3/ч, то необходимо отрегулировать работу насоса на сеть одним из способов: прикрытием задвижки на напорной линии (дросселирование); уменьшением частоты вращения вала рабочего колеса насоса; обрезкой рабочего колеса.
Заключение
Расчет курсового проекта состоит из трех основных расчетов: теплового, конструктивного и гидравлического.
В тепловом расчете определили необходимую площадь теплопередающей поверхности, в нашем случае F = 17,5 м2, которая соответствует заданной температуре и оптимальным гидродинамическим условиям процесса. По полученным расчетным путем данным выбрали теплообменник 
гр. А ГОСТ 15122-79.
В конструктивном расчете произвели расчет диаметров штуцеров, выбрали конструкционные материалы для изготовления аппаратов, трубных решеток, способ размещения и крепления в них теплообменных трубок и трубных решеток к кожуху; конструктивную схему поперечных перегородок и расстояния между ними; распределительные камеры, крышки и днища аппарата; фланцы и прокладки.
В гидравлическом расчете выбрали необходимый насос по полученному требуемому напору, в нашем случае Hтр=64,4 м и заданная подача V=4·10-3 м3/с (234 м3/ч) выбираем насос CR 15-6, мощность которого 5,5 кВт, который обеспечивает заданную подачу и рассчитанный напор при перекачке воды.
|
|
|
Список использованных источников
1. Логинов А.В. Процессы и аппараты химических и пищевых производств (пособие по проектированию) / А.В. Логинов, Н.М. Подгорнова, И.Н. Болгова. – Воронеж: ВГТА, – 2003. – 264 с.
2. Павлов К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учеб. пособ. для студ. химико-технол. спец. вузов / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков; Под ред. П.Г. Романкова. – 8-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия, 1976. – 552 с.
3. Лащинский А.А. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры. Справочник / А.А. Лащинский, А.Р. Толчинский; Под ред. Н.Н. Логинова. – 2-е изд; перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1970. – 753 с.
4. Ю.И. Дытнерский, Г.С. Борисов, В.П. Брыков. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и допол. – М.: Химия, 1991. – 496 с.
5. Насосы и насосные установки пищевых предприятий: Учеб. пособие / А.В. Логинов, М.Н. Слюсарев, А.А. Смирных. – Воронеж: ВГТА, 2001. – 226 с.
6. А.Г Касаткин Основные процессы и аппараты химической технологии: Учебник для вузов.- 10-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. С изд. 1973г.- М.: ООО ТИД "Альянс", 2004.-753с.
|
|
|
