Определение геометрических характеристик трубопровода
Гидравлическому расчёту подлежит схема на рис 1. Диаметр всасывающего и напорного трубопроводов определим из уравнения расхода, принимая скорость во всасывающем трубопроводе
Рисунок 1— Расчетная схема
В выражении (3.3)
по ГОСТ 9941-62 выбираем трубу 95х4 (внутренний диаметр 87). Скорость движения этанола на всасывающем участке трубы
Определяем режим движения на всасывающем участке трубопровода
где
Определяем трубу для напорного участка
По ГОСТ выбираем трубу напорного трубопровода диаметром 70х3 (внутренний диаметр 64мм). Скорость движения этанола на напорном участке трубы:
Режим движения на напорном участке трубопровода:
При данном числе Рейнольдса режим движения турбулентный. Режим движения этанола на напорном участке трубопровода от теплообменника до ректификационной колонны:
где
Следовательно, режим движения турбулентный. Скорость движения этанола в трубках аппарата:
Режим движения турбулентный.
Расчёт сопротивлений на всасывающем участке трубопровода. При турбулентном режиме движения гидравлический коэффициент трения λ может зависеть и от числа Рейнольдса, и от шероховатости трубы. Рассчитаем гидравлический коэффициент трения λ для гидравлически гладких труб по формуле Блазиуса.,
Проверим трубу на шероховатость, рассчитав толщину вязкого подслоя δ и сравнив её с величиной абсолютной шероховатости.
где
Т.к. δ>∆, следовательно труба гидравлически гладкая λ=λгл =0,0276 на всех остальных участках трубопровода будем считать трубу так же гидравлически гладкой. В соответствии с заданным вариантом Н=14м – максимальная высота подъёма, hвс=1,0м-высота всасывания, lвс=2,8 – длина всасывающего трубопровода, l΄н=12м – длина трубопровода от теплообменника до ректификационной колонны, lн=25м – длина нагнетательного трубопровода. Смесь подаётся по трубопроводу длиной l= lвс+ lн =1,0+2,8=3,8 м. По формуле (3.1) определяем потери напора по длине
Согласно схеме насосной установки на всасывающей линии имеются следующие местные сопротивления: главный поворот на 90°, вход в трубу. Коэффициент местного сопротивления ξвх=1,0; ξпов=0,5, следовательно ∑ξ=0,5+1=1,5 по формуле Вейсбаха потери напора в местных сопротивлениях определяются как
где ξ – коэффициент местных сопротивлений;
Суммарные потери напора на всасывающем участке трубопровода:
Расчёт сопротивлений на напорном участке трубопровода от насоса до теплообменника. Т.к. труба гидравлически гладкая, то гидравлический коэффициент трения λ рассчитываем по формуле Блазиуса (3.11):
Потери напора по длине:
Согласно расчётной схеме на напорном участке трубопровода от насоса до теплообменника имеется один вид местного сопротивления – главный поворот ξ=0,5
Суммарные потери напора на участке напорного трубопровода от насоса до теплообменника:
Расчёт сопротивления теплообменника Определим напор теряемый в местных сопротивлениях теплообменника (рис 1)
Предварительно вычисляем площади на различных участках.
Рисунок 2— Коэффициенты местных сопротивлений теплообменника
Площадь поперечного сечения штуцера
Площадь поперечного сечения крышки (свободного сечения аппарата)
Площадь поперечного сечения 28-и труб одного хода теплообменника:
Скорость и скоростной напор в соответствующих сечениях:
Коэффициент местных сопротивлений: а) при входе через штуцер в крышку (внезапное расширение):
б) при входе потока из крышки в трубы (внезапное сужение):
в) при входе потока из труб в крышку (внезапное расширение):
г) при входе потока из крышки в штуцер (внезапное сужение):
Вычислим потери напора в местных сопротивлениях: а) при входе потока через штуцер:
б) при входе потока в трубы:
в) при выходе потока из труб:
г) при выходе потока из крышки через штуцер:
д) при повороте из одного хода в другой на 180° (ξ=2,5):
Суммарные потери напора в местных сопротивлениях теплообменника:
Общее потери потока (по длине и в местных сопротивлениях теплообменника):
Расчёт сопротивления участка напорного трубопровода от теплообменника до колонны:
Участок напорного трубопровода включает два плавных поворота трубопровода ξпов=0,5:
Суммарные потери напора в насосной установке (сети):
Подбор насоса
Определение требуемого напора. Требуемый напор насоса определим по формуле:
где Н=14м – высота подъёма жидкости в насосной установке; hвс=1,0м – высота всасывания насоса; Рр=9,81·104 Па – давление в колонне; Ратм=9,81·104 Па – атмосферное давление; ∑hn=0,992 м – суммарные потери напора в сети.
Выбор типа и марки насоса Выбираем для перекачки метанола насос по рассчитанному требуемому напору
Выбираем насос марки 2К-9 со следующими параметрами: Подача – 20м3/час, полный напор – 18,5м, число оборотов – 2900об/мин, внутренний диаметр патрубков: входного – 50мм., напорного – 40мм., количество колёс – 1, марка насоса 2К-9, габаритные размеры: длина – 438мм, ширина – 206мм, высота – 247мм, вес – 31кг, КПД – 68%, допустимая максимальная высота всасывания
где
Так как трубопровод эксплуатируется в квадратичной зоне сопротивлений (Re>105), то зависимость потерь напора в трубопроводе от изменения скоростей носит квадратичный характер, т.е.
где b – коэффициент пропорциональности, определяемый по координатам т. D, лежащей на этой кривой. Этой точке соответствуют:
Отсюда
Уравнение кривой сопротивления трубопровода, выражающее собой потребные напоры насоса при различных расходах (подачах) по заданному трубопроводу:
Задаваясь различными значениями Q, рассчитываем соответствующие им значения Нтр. Результаты расчёта заносим в таблицы 5.
По данным таблицы 5 строим характеристику трубопровода Нтр=f(Q), отложив на оси ординат величину Нст=15м.
Таблица 5— Характеристики трубопровода
Точка пересечения характеристик насоса и трубопровода определяет рабочую точку А, координаты которой:
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|