Гідравлічний розрахунок технологічного трубопроводу підбір насоса

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст

Введення

Цілі і завдання курсової роботи

1. Розрахунок трубопроводу

1.1 Завдання

1.2 Розрахунки

1.2.1 Визначення швидкостей і витрат

1.2.2 Визначення статичного і швидкісного напорів

1.2.3 Розрахунок втрат напору

1.2.4 Визначення необхідного напору

2. Підбір насоса

3. Регулювання роботи насоса

4. Розрахунок допустимої висоти всмоктування

Висновки

Список літератури

Введення

Технологічними трубопроводами називають такі трубопроводи промислових підприємств, по яких транспортують суміші, напівпродукти і готові продукти, відпрацьовані реагенти, воду, паливо і ін матеріали, що забезпечують ведення технологічного процесу.

За допомогою технологічних трубопроводів на хімічних підприємствах переміщають продукти як між окремими апаратами в межах одного цеху або технологічної установки, так і між технологічними установками та окремими цехами, подають вихідну сировину зі сховищ або транспортують готову продукцію до місця її зберігання.

На підприємствах хімічної промисловості технологічні трубопроводи є невід'ємною частиною технологічного обладнання. Витрати на їх спорудження в окремих випадках можуть досягати 30% від вартості всього підприємства. На деяких хімічних заводах протяжність трубопроводів вимірюється десятками і навіть сотнями кілометрів. Безперебійна робота технологічних установок і хімічного підприємства в цілому, якість своєї продукції та безпечні умови роботи технологічного обладнання в значній мірі залежать від того, наскільки грамотно спроектовані і експлуатуються трубопроводи, і на якому рівні підтримується їх справний стан.

Застосовувані в хімічній технології та транспортуються по трубопроводах сировинні матеріали і продукти мають різні фізико-хімічними властивостями. Вони можуть знаходитися в рідкому, пластичному, газо-або пароподібному стані, у вигляді емульсій, суспензій або газованих рідин. Температури цих середовищ можуть перебувати в межах від низьких мінусових до надзвичайно високих, тиск - від глибокого вакууму до десятків атмосфер. Ці середовища можуть бути нейтральними, кислими, лужними, горючими та вибухонебезпечними, шкідливими для здоров'я та екологічно небезпечними.

Трубопроводи поділяються на прості і складні, короткі і довгі. Трубопроводи, що не мають по шляху проходження рідини в трубі відгалужень для відбору або додаткової подачі в трубопровід рідини, називаються простими. До складних відносять трубопроводи, що складаються з основної магістральної труби і бічних відгалужень, які утворюють мережу трубопроводів різної конфігурації. Трубопроводи технологічних установок хімічних підприємств у більшості своїй є простими.

Найбільш простим способом переміщення рідини з одного апарату в інший є її злив самопливом. Таке переміщення виявляється можливим, тільки якщо початкова ємність розташовується вище заповнюється.

Цілі і завдання курсової роботи.

  • Ознайомлення з пристроєм технологічних трубопроводів хімічних підприємств, способами переміщення по них рідин та методами використання фундаментальних залежностей для отримання розрахункових рівнянь, необхідних для побудови гідравлічних характеристик трубопроводів.

  • Виконання індивідуального завдання з побудови кривої необхідного напору для простого технологічного трубопроводу, визначення способу переміщення рідини по ньому для заданого витрати, і підбір насоса, а також придбання навички аналізу роботи трубопроводу на підставі його гідравлічних характеристик.

1. Розрахунок трубопроводу

1.1 Завдання для курсової роботи № 1 з дисципліни «Процеси та апарати хімічної технології»

Варіант І-1

Виконати гідравлічний розрахунок технологічного трубопроводу і побудувати криву необхідного напору. Підібрати насос для перекачування по трубопроводу рідини із заданим витратою.

Схема трубопроводу

Дані для розрахунку:

РА = 1,5 кг/см2 хат; РВ = 0,5 кг/см2 вак; L 1 = 200 м; L 2 = 150 м; d 1 = 95 x 5 мм; d 2 = 45 x 4 мм;

Перекачувана рідина: Сірчана кислота 60%;

Вид місцевого опору: 1-вентиль нормальний;

2-відвід φ = 90 ° ;

Вид та стан труби: 1-сталева з великими відкладеннями;

2-сталева нова;

Раптова зміна діаметру: раптове звуження

Висота підйому рідини: Δ Z = 40 м;

Витрата рідини, що перекачується: qv = 1.8 · 10-3 м3 / с.

Термін готовності та захисту: 22 листопада 2004р.

1.2 Розрахунки

Переведемо, де це необхідно, вихідні дані до системи СІ:

L 1 = 200 м

L 2 = 150 м

Па;

Па;

Δ Z = 40 м

Для 60%-й сірчаної кислоти довідкові значення щільності та динамічної в'язкості рівні відповідно: , Па · с;

1.2.1 Визначення швидкостей і витрат

Задамо 6 значень швидкості на ділянці труби меншого діаметру (II ділянка трубопроводу) з інтервалу [0,5; 3] м / с.

Знайдемо об'ємна витрата рідини:

qv 1 = 5.37 · 10-4 м3 / c;

qv 2 = 1.07 · 10-3 м3 / c;

qv 3 = 1.61 · 10-3 м3 / c;

qv 4 = 2.15 · 10-3 м3 / c;

qv 5 = 2.69 · 10-3 м3 / c;

qv 6 = 3.22 · 10-3 м3 / c;

Розрахуємо площу перерізу першої труби:

Знайдемо швидкість течії рідини в першій трубі:

Отримаємо: u I, 1 = 0.10 м / с;

u I, 2 = 0.19 м / с;

u I, 3 = 0.28 м / с;

u I, 4 = 0.38 м / с;

u I, 5 = 0.47 м / с;

u I, 6 = 0.57 м / с;

1.2.2 Визначення статичного і швидкісного напорів

Напір, необхідний для подолання опору стовпа рідини:

, Де .

Швидкісний напір:

Отримаємо:

Hsk 1 =

Hsk 2 =

Hsk 3 =

Hsk 4 =

Hsk 5 =

Hsk 6 =

1.2.3 Розрахунок втрат напору.

Розрахуємо втрати напору:

Для цього знайдемо значення критерію Рейнольдса для рідини в першій трубі:

Отримаємо:

ReI, 1 = 2307

Re I, 2 = 4383

Re I, 3 = 6459

Re I, 4 = 8766

Re I, 5 = 10 842

Re I, 6 = 13 148

Шорсткість труби:

Для першої сталевої труби з великими відкладеннями приймемо

.

Тоді

Критичні значення критерію Рейнольдса:

Оскільки всі значення критерію Рейнольдса входять в інтервал [Re КР1; Re КР2], то для змішаного турбулентної течії можна скористатися наступною формулою для розрахунку коефіцієнта тертя:

Тоді втрати на 1-му лінійному ділянці трубопроводу будуть рівні:

Втрати на 2-му лінійному ділянці труби:

Шорсткість труби:

Для другої новою сталевої труби приймемо: м.

Тоді:

Критичні значення критерію Рейнольдса:

Оскільки перші 4 значення критерію Рейнольдса менше Re КР1, протягом гладке турбулентний, і:

, Отримаємо:

Тому що останні два значення Re належать інтервалу [Re КР1; Re КР2], то протягом змішане турбулентний, і:

, Тоді

Втрати напору на другій ділянці трубопроводу:

, Знайдемо:

Знайдемо втрати напору в місцевих опорах.

Для цього виберемо довідкові значення коефіцієнтів місцевих втрат для відповідних місцевих опорів:

- Вхід в трубу;

-Вентиль нормальний;

- Раптове звуження;

-Відвід φ = 90 ° ;

-Вихід із труби;

  • Тоді для I труби:

  • Для II труби:

Місцеві втрати на I ділянці:

, Отримаємо:

Місцеві втрати на II ділянці:

Отримаємо:

Тоді загальні втрати на I і II ділянках:

  • На 1-й дільниці:

  • На 2-й дільниці:

Загальні втрати:

Знаходимо значення фактичного напору:

1.2.4 Визначення необхідного напору

Знаходимо необхідний натиск:

На підставі проведених розрахунків побудуємо криву необхідного напору.

2. Підбір насоса

У даній роботі підбір насоса полягає в пошуку такого насоса, для якого робоча точка, при поєднанні з кривою необхідного напору, розташовувалася в межах області насоса, і для якої звичайний витрата qv був дорівнює заданому для трубопроводу витраті або відрізнявся від нього в більшу сторону. При цьому надлишок витрати може бути погашений шляхом перекриття запірного пристрою.

За допомогою насоса для забезпечення витрати рідини м3 / с = м3/год, необхідне створення необхідного напору H треб = 38м.

Підберемо насос для забезпечення таких умов:

Марка

Q,

м3 / с

Н, м стовпа рідини

n,

1 / с

η н

Електродвигун






Тип

N н, кВт

η двиг

Х8/30

2.4 · 10-3

24

48.3

0.50

АО2-32-2

4

0.82


Визначимо робочу область для необхідного витрати рідини:

м3 / с;

м3 / с.

Знайдемо напори, відповідні таких витрат:

Зі співвідношення , Підставляючи H 1 = 24 м, qv 1 = 2.4 · 10-3 м3 / с і відповідно м3 / с і м3 / с знайдемо м; м.

За трьом наявним точкам побудуємо криву насоса.

qv · 103, м3 / с

1.92

2.4

2.88

H, м

37.5

24

16.67

3. Регулювання роботи насоса

Видно, що крива необхідного натиску і насоса перетинаються практично в робочій області. Крім того, насос забезпечує невеликий додатковий запас витрати та напору. Для підвищення необхідного тиску в мережі, необхідно використовувати запірно-регулюючий пристрій (вентиль). При його частковому перекритті зменшується переріз потоку і зростає значення місцевого опору, що призводить до зміщення кривої напору проти годинникової стрілки.

Метод регулювання подачі насоса зміною числа оборотів валу найбільш ефективний з позиції економії енергоресурсів. Разом з тим, для приводу насосів часто використовуються відносно дешеві, надійні і прості в експлуатації асинхронні електродвигуни. Зміна числа оборотів таких двигунів пов'язане з необхідністю зміни частоти живлячої змінного струму. Цей спосіб виявляється складним і вимагає значних витрат. У зв'язку з цим, для регулювання подачі насосів переважно використовується дроселювання.

Зміна положення маховика вентиля супроводжується зміною коефіцієнта місцевого опору. Якщо зміна числа обертів - це вплив на характеристику насоса, то дроселювання - це зміна характеристики мережі.

Якщо, наприклад, прикрити вентиль, тим самим, збільшивши втрати напору в мережі, як видно з рівняння для розрахунку місцевих втрат напору, зростання коефіцієнта місцевого опору призведе до зростання втрат напору. Відповідно, реквізит натиск також зросте. Нова характеристика мережі пройде крутіше. При цьому робоча точка зміститься у бік менших витрат.

Розрахуємо корисну потужність, затрачену насосом на повідомлення рідини енергії тиску:

кВт;

Потужність на валу (з урахуванням ККД насоса ): кВт;

Потужність, споживана двигуном (номінальна), з урахуванням того, що ККД передачі дорівнює одиниці: кВт;

Приймаючи коефіцієнт запасу потужності , Знайдемо настановну потужність двигуна:

кВт;

Враховуючи те, що паспортна потужність вибраного насоса трохи більше розрахованої, дозволяє зробити висновок, що насос обраний найбільш відповідний.

Перепуск (байпассірованіе). При регулюванні подачі насоса даними способом необхідна витрата рідини в системі забезпечується за рахунок відводу частини перекачується насосом рідини з напірного трубопроводу у всмоктуючий, по пропускного трубопроводу. Якщо потрібно зменшити подачу в систему, відкривають клапан на перепускному трубопроводі. Характеристика мережі стане положення і загальна подача насоса збільшується.

Даний спосіб регулювання більш економічний для насосів, у яких споживана потужність знижується зі збільшенням подачі. У відцентрових насосів регулювання перепуском призведе до зростання потужності насоса і може викликати перевантаження електродвигуна.

Перепускается з напірної боку у всмоктувальну, потік рідини має деякою енергією. Якщо при регулюванні перепуском не відбувається корисної передачі енергії перепускается рідини потоку, придатному до робочого колеса, втрати витраченої потужності можна визначити за формулою:

,

де q Н - подача насоса,

q П - перепускается витрата,

Nуст - потужність, споживана насосним агрегатом.

Тоді кВт.

Енергію перепускає потоку можна раціонально використовувати двома способами:

1) Для збільшення тиску у всмоктувальній порожнини насоса шляхом створення ежектує ефекту перепускає потоком; послідовно основного насосу включається в роботу водоструминні насос, знімаючи частину подоланого напору з основного насоса, так що основний насос працює при більш низькому напорі і поліпшеної кавітаційної обстановці.

2) Для закручування потоку перед робочим колесом. Закручування потоку здійснюється по ходу обертання робочого колеса, при цьому відбувається псевдоуменьшеніе частоти обертання робочого колеса n на частоту обертання закрученого потоку рідини. Параметри насоса - натиск, подача і споживана потужність зміняться.

4. Розрахунок допустимої висоти всмоктування

При проектуванні насосної установки виконується перевірка на допустиму висоту всмоктування.

Причина цього в тому, що натиск (а найчастіше і тиск) на вході у всмоктуючий трубопровід вище, ніж на вході в насос на величину втрат у всмоктуючому трубопроводі. Зазвичай на вході в насос тиск нижче атмосферного (вакуум). Величина вакууму, в свою чергу, обмежується величиною атмосферного тиску.

При досягненні тиску насичених парів рідина почне кипіти. Чим вище температура, тим більше тиск насичених парів. Пар, потрапивши в насос, порушує його роботу. У насосах динамічної дії створюваний тиск залежить від щільності рідини. Пар має щільність майже в 1000 разів менше щільності рідини. Відповідно падає і тиск. У насосах об'ємної дії подача також знижується з-за малої щільності пари, збільшуються перетікання через нещільність.

Інше явище, вкрай небажане при роботі насоса і викликане зниженням тиску на всмоктуванні - кавітація (скипання рідини в зоні зниженого тиску (наприклад за крайкою лопаток насоса) з наступним зачиненням утворилися бульбашок в зоні підвищення тиску). При закритті парової бульбашки рідина рухається до його центру. Рідина при цьому набуває певну швидкість. У центрі парової порожнини відбувається миттєва зупинка рідини, тому що рідина практично несжимаема. Кінетична енергія перетворюється в потенційну (зростання тиску). Тиску рідини настільки великі, що в зоні кавітації відбувається руйнування металу лопаток.

У зв'язку з цим, розрахунок проводиться з умови безкавітаціонной роботи насоса. На практиці доводиться враховувати ще одну величину - так званий кавітаційний запас.

Допустима висота всмоктування залежить від тиску насичених парів. Чим ближче температура рідини до температури кипіння, тим вище тиск насичених парів, а, отже, на меншу висоту можна підняти насос відносно поверхні рідини. У результаті розрахунків може вийти навіть негативна величина. Дійсно, при перекачуванні легкокипящих рідин насоси доводиться заглиблювати (встановлювати нижче рівня поверхні рідини).

Швидкість руху рідини також знижує допустиму висоту всмоктування за рахунок швидкісного напору і втрат напору у всмоктуючому трубопроводі. У зв'язку з цим, при проектуванні насосних установок діаметри всмоктувальних трубопроводів намагаються робити великими. Будь-які місцеві опору також вкрай небажані. Різного роду фільтри, вентилі або засувки, по можливості встановлюються не на всмоктуючому, а на нагнітальному трубопроводі.

Таким чином:

, Де:

  • pt = 200 мм.рт.ст. = 26.66 · 103 Па - тиск насиченої пари

сірчаної кислоти при робочій температурі (25 ° С);

  • uBC = = м / с - швидкість рідини у всмоктуючому патрубку насоса;

  • Знайдемо h ПЗВ - втрати напору у всмоктувальній лінії:

, Протягом змішане турбулентний, тому:

;

м.

м - кавітаційний запас.

  • p 1 = 1.472 · 105 Па - тиск у всмоктуючому трубопроводі.

Отримаємо:

м.

Висновки

У даній роботі був виконаний розрахунок технологічного трубопроводу (визначення необхідного напору), що складається з визначення статичного, швидкісного напорів, а також місцевих і лінійних опорів на різних ділянках і на всьому трубопроводі в цілому. Побудовано криву необхідного натиску, і виконаний підбір насоса, що забезпечує заданий викладачем витрата переміщуваної рідини.

Список літератури

  1. А.Г. Касаткін, «Основні процеси та апарати хімічної технології», М.: Хімія, 1971 - 784 с.

  2. Основні процеси та апарати хімічної технології: Посібник з проектування / Г.С. Борисов, В.П. Бриків, Ю.І. Дитнерскій та ін Под ред. Ю.І. Дитнерского, 2-е вид., Перераб. і додатк. М.: Хімія, 1991 - 496 с.

  3. К.Ф. Павлов, П.Г. Романків, А.А. Носков. Приклади і задачі за курсом процесів і апаратів хім. технології, 10-е изд., перераб. і додатк. Під ред. П.Г. Романкове. Л.: Хімія, 1987 - 578 с.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Курсова
69.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Гідравлічний розрахунок проточної частини відцентрового насоса НЦВС 40 30
Гідравлічний розрахунок проточної частини відцентрового насоса НЦВС 4030
Підбір обладнання для збільшення видобутку нафти з допомогою штангового глибинного насоса
Розробка технологічного процесу поточного ремонту рідинного насоса автомобіля ВАЗ-2109
Гідравлічний розрахунок вузла гідротехнічних споруд
Розрахунок трубопроводу
Тепловий та гідравлічний розрахунок котлеьного агрегату КВ-ГМ-100
Розрахунок будівництва газового трубопроводу
Розрахунок магістралі трубопроводу рідинного ракетного двигуна
© Усі права захищені
написати до нас