 |
Определение диаметров участков трубопровода, скоростей и режимов движения жидкости в них.
|
|
|
|
Выбор насоса и регулирование его работы на сеть.
Задание.
Дано:
V·103, м3/с=2,5
Н, м=18
lвс, м=11
lн, м=65
l`н, м=18
Тн, 0С=24
Тк, 0С=2
Теплообменник = 
pт, Мпа=0.17
Выбор насоса и регулирование его работы на сеть
Для конкретной технологической линии, как правило, трудно подобрать насос, полностью удовлетворяющий своими параметрами необходимым условиям работы. В связи с этим необходимо обеспечить такую его эксплуатацию, при которой соблюдались бы заданные технологические параметры процесса. При этом приходится заниматься регулированием работы насоса на сеть.
Задание: Рассчитать трубопровод, подобрать марку центробежного насоса и отрегулировать его работу на сеть в аппаратурно-технологической схеме производства питьевого молока.
Молоко насосом 1 перекачивается из автоцистерны 2 через теплообменник 3 и счётчик 4 в танк 5 (рисунок 1). В теплообменнике оно охлаждается от Тн до Тк рассолом. Давление молока на выходе из трубопровода в танк pт. Расход молока V.
Молоко подаётся по трубопроводу длиной l=lвс+lн. Длина трубопровода от насоса до теплообменника l`н. Максимальная высота подъёма молока H.
Расчет сопротивлений трубопровода и включенных в него аппаратов.
Разбивка трубопровода насосной установки на участки.
Трубопровод состоит из всасывающей и напорной линий.
Всасывающая линия - трубопровод от автоцистерны до насоса, по которому вода поступает с температурой tн = 240С.
Напорная линия - участок трубопровода от насоса до танка с включенным в него теплообменником:
- участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника с температурой воды tн =240С,
- теплообменник, в котором температура молока понижается от tн =24 0С до tк =2 0С. Для расчёта принимаем среднюю температуру
|
|
|
- участок напорного трубопровода от теплообменника до танка с температурой молока tк =2 0С.
Выбор теплофизических характеристик перекачиваемой жидкости.
Так как на рассматриваемых участках трубопровода температура молока имеет разные величины, то выбирают значения динамической вязкости и плотности при соответствующих температурах. Полученные данные приведены в таблице 1.
Таблица 1.
| 
| 
|
| 1.632 | 1027.14 | |
| 2.319 | 1030.8 | |
| 3.338 | 1033.44 |
Уточнение объёмных расходов жидкости, протекающей через различные участки трубопровода.
В связи с тем, что температура молока на различных участках трубопровода неодинакова, различны и объёмы, протекающие по трубам в единицу времени. Для уточнения объёмных расходов используется формула i tн:
где Q3 - заданный расход молока, м 3 /с; ρtн - плотность молока, соответствующая начальной температуре, кг/ м 3; ρi - плотность молока, соответствующая её температуре на рассматриваемом участке трубопровода, кг/ м 3.
Участок всасывающего трубопровода, tн=24 
Участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника, tн=24
Теплообменник, tср=13
Участок напорного трубопровода от теплообменника до танка, tк = 2
Определение диаметров участков трубопровода, скоростей и режимов движения жидкости в них.
Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов определяют из уравнения расхода 
; 
.
где Q - расход жидкости на рассматриваемом участке, м3/с; υ - средняя скорость движения жидкости, м/с.
Скорость движения жидкости на всасывающем участке трубопровода выбирают из интервала υвс =0,8÷1,1 м/с. Принимая υвс =0,8 м/с, по формуле определяют диаметр всасывающего трубопровода:
=0,063м Стандартный размер труб 70х3.5
Для напорного трубопровода рекомендуемый интервал скоростей υн =1,1÷1,5 м/с. Принимая υн =1,1 м/с, по формуле определяют диаметр труб на напорном участке:
|
|
|
=0,054м Стандартный размер труб 56х3.5.
Поскольку внутренние диаметры стандартных труб отличаются от расчётных, то уточняют значения скорости движения молока на отдельных участках трубопровода, используя уравнение:
.
Всасывающий участок трубопровода
Напорный участок от насоса до теплообменника
Для теплообменника необходимо рассчитать скорость воды в одной трубке и значение скорости во входном и выходном штуцерах. В связи с этим используют условное обозначение заданного теплообменника 
- теплообменник вертикальный, с неподвижными трубными решетками, с кожухом диаметром 325 мм, рассчитанный на условное давление в трубах и кожухе 0,6 МПа, исполнение по материалу М10, обыкновенное исполнение по температурному пределу, с гладкими теплообменными трубами диаметром 25 мм и длиной 4 м, расположенными по сторонам правильного шестиугольника, двухходовой.
Скорость жидкости в одной трубке:
где fT - площадь сечения трубок одного хода, м2.
Здесь 
, где dвн – внутренний диаметр труб теплообменника, м; n – общее количество труб в аппарате, z – число ходов.
. Тогда 
Рисунок 2 - Размещение труб в трубной решётке теплообменника
Для установления режима движения жидкости в трубах необходимо рассчитать число Рейнольдса 
, где υ - скорость движения молока на данном участке, м/с; d - внутренний диаметр трубы, м; ρ - плотность молока, кг/м3; μ - динамическая вязкость воды, Па/с.
Участок всасывающего трубопровода, tн =240С.
Участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника, tн =24 0С.
Теплообменник, tср =130С.
Участок напорного трубопровода от теплообменника до танка, tк =20С.
На всех участках трубопровода режим движения - турбулентный.
|
|
|
