Ф едеральное агентство по образованию Российской Федерации
ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»
Факультет химических технологий
Кафедра промышленной экологии процессов и аппаратов химических производств
РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
Расчетно-графическая работа
(Вариант 6)
Руководитель:
___________Л.И.Ченцова
(подпись)
__________________________
(оценка, дата)
Разработал:
Студент группы 63-5
___________А.И.Федоткин
(подпись)
__________________________
(дата)
Задание
Подобрать и рассчитать центробежный насос для перемешивания жидкости из емкости Е1 в ректификационную колонну (КР) через подогреватель (П) кожухотрубчатый. Исходная смесь 20% этанол-вода перекачивается по трубопроводу, выполненному из нержавеющей стали, с незначительной коррозией. На трубопроводе установлена диафрагма (m=0,9), 2 крана, 5 отводов под углом 900 (R0/d=2,0). Длину трубопровода принять (15-20 м). Высота подъема жидкости Нг=10 м. В подогревателе вещество нагревается от tн=20 0С до tк=tкип. Давление в колонне атмосферное. Расход жидкости 3.5∙10-3 м3/с. Lвс=10м и Lнаг=20м. Теплообменник кожухотрубчатый двухходовой, число труб n=240, диаметр труб d=25∙2 мм, длина труб l=3м. Р=1.5 ат.
Е- резервуар; Н- насос; Т- теплообменник; КР - колонна ректификационная
Рисунок 1 – Схема установки
Реферат
Основными задачами при расчете насосов является определение необходимого напора и мощности двигателя при заданном расходе жидкости, выбор насоса по каталогам или ГОСТ.
Данная расчетно-графическая работа состоит из 12 страниц машинописного текста, 1 рисунка и 4х литературных источников.
Содержание
В ведение…………………………………………………………………5
1 Определение диаметра трубопровода………………………………6
2 Расчет потерь на трение и местные сопротивления……………….7
3 Определение гидравлического сопротивления теплообменника…9
4 Определение напора и выбор насоса………………………………10
Заключение……………………………………………………………...11
Список использованных источников………………………………….12
Введение
О сновным типом насоса, применяемого в химической технологии, являются центробежный насос.
Центробежные насосы получили наибольшее распространение в промышленности, что обусловлено простотой устройства, компактностью, высокой производительностью, удобством регулирования и возможностью изготовления из любых материалов. На предприятиях, выпускающих древесностружечные и древесноволокнистые плиты, центробежными насосами перекачивают воду, химикаты, волокнистые суспензии и другие жидкости.
В данной расчетно-графической работе необходимо определить напор и мощность при заданной подаче (расходе) жидкости, перемещаемой насосом. Далее по этим характеристикам выбираем насос конкретной марки.
1 Определение диаметра трубопровода
Д иаметр трубопровода определяется по формуле
d = √ V/0,785∙w , с.16[4] (1)
где V – объемный расход
w – скорость воды во всасывающей и нагнетательной линиях одинаковая и равна 1,3 м/с
d =√ 2.5∙10-3/0,785∙1,3 = 0,05 м = 50 мм.
Выбираем стандартный диаметр трубопровода 56мм, толщина стенки 3.5мм (Приложение А) [4].
Внутренний диаметр трубопровода равен
d =56– 2∙3.5 =49 мм.
Определим среднюю температуру смеси
tкип(этанола)= 78.30С (с.541[3]); tкип(воды)=100 0С; tкип(средняя)= 89.150С
tсм=(20+89.15)/2=54.575 0С
2 Расчет потерь на трение и местные сопротивления
О пределим режим течения заданной смеси этанол вода
Re = w∙ρсм∙d/μсм , с.17[4] (2)
где μсм – вязкость смеси жидкости, которая рассчитывается по формуле
μсм = μэ ∙ μв(1-х) , с.17[4] (3)
где μэи μв – динамический коэффициент вязкости веществ, взятые при средней температуре (с.516 [3]), μэ=0.825мПа∙с =0.825∙10-3 Па∙с; μв = 0,549 мПа∙с = 0,549∙10-3 Па∙с;
х1 – мольная доля метанола рассчитывается по формуле
х1 = х1∙ Мэ (х1∙ Мэ(1- х1) ∙ Мв) , с.18[4] (4)
где Мэ Мв–мольная масса метанол(с.541[3]) и воды,
Мэ= 46,07 кг/кмоль; Мв= 18 кг/кмоль;
х1= 0,2∙46,07/ (0,2∙46,07+(1-0,2) ∙18)= 0,39
μсм =0,8250,39 ∙ 0,5491-0,39) = 0,644∙ 10-3 Па∙с
Определим плотность веществ по таблице IV [3], при tсм = 54,575 0С.
Ρэтанола = 946 кг/м3;
ρводы при 55 С= 631,5 кг/м3;
Плотность смеси жидкостей рассчитывается по формуле
1/ρсм= (х1/ ρэ)+((1-х1)/ ρв); с.16[3] (5)
1/ρсм =(0,2/946)+((1-0,2)/631,5);
ρсм = 676,59 кг/м3
Подставим найденные значения μсм и ρсм в формулу (3), тогда
Re = (1,3∙656,59∙0,049)/(64,4∙10-5)=64945.7
Режим течения – турбулентный
Среднее значение шероховатости стенок труб ℓ = 0,2 мм (табл. XII [3]). Относительная шероховатость dэ/ℓ = 49/0,2=245. По графику 1.5 [3] находим значение коэффициента трения λ=0,029.
С умма коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей линии:
∑ ζ вс= ζ1+2ζ2, с.90[3] (6)
где ζ1 = 0,5 вход в трубу (с острыми краями); ζ2 = 1 – кран пробочный; (табл. XIII [3]). Тогда
∑ ζ вс = 0,5+2= 2,5
Потеря давления ∆р равен
∆р =(λLвс/d+∑ ζ вс)(ρсмw /2)=(0,029∙10/0,049+2,5)(676,59∙1,32/2)= 4812,78 Па с.90[3] (7)
Потери напора на всасывающей линии:
Нвс= ∆р/(ρg)= 4812,78/(676,59∙9,81)=0.725 м, с.90[3] (8)
Сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательной линии:
∑ ζн= ζ1+ ζ2+2ζ3+5ζ4 , с.92[3] (9)
где ζ1 = 1 выход из трубы ; ζ2 = 0,13 – диафрагма (отверстие) с острыми краями в прямой трубе (m=0,9); ζ3 = 1 – кран пробочный; ζ4=А∙В= 1∙0,15=0,15 – отвод под углом 900 (табл. XIII [3]). Тогда
∑ ζн = 1+0,13+2+5∙0,15=3,88
Потеря давления ∆р равен
∆р =(λLнаг/d+∑ ζн)(ρсмw /2)=(0,029∙15/0,049+3,88)(676,59∙1,32/2)= 7293.5 Па
Потери напора на всасывающей линии:
Нн= ∆р/(ρg)= 7293.5/(676,59∙9,81)= 1,1 м.
Общие потери напора:
Нп = Нвс+ Нн =0,725+1.1=1,824 м. с.91[3] (10)