3 Определение гидравлического сопротивления теплообменника

Скорость жидкости в трубах теплообменника рассчитывается по формуле

W_тр = V/ (0,785∙d_в²∙n), м/с , с.20[4] (11)

где n – общее число труб;

d_в – внутренний диаметр теплообменника, равный

d_в=25-2∙2=21 мм.

n=n_труб/z, с.20[4] (12)

где z – число ходов;

n=240/2=120;

W_тр = 2,5∙10^-3/(0,785∙0,021² ∙120)=0,06 м/с

R_e =(0,06∙977,73∙0,021)/ 0,824∙ 10^-3 = 1495,07.

Режим течения – ламинарный

При ламинарном течении коэффициент λ не зависит от шероховатости стенки трубы, а зависит только от R_e: для труб круглого сечения

λ =64/ R_e=64/1495,07=0,0428 с.21[3] (13)

Потеря давления ∆р равен

∆р = (λ∙(n∙L/d)) ∙ (w²ρ/2) + (∑ζ ∙( w²ρ/2)), с.21[4] (14)

где L – длина трубы теплообменника;

d – диаметр труб;

w – скорость жидкости в трубах теплообменника;

n – число ходов;

∑ζ – сумма коэффициентов местного сопротивления в теплообменнике (с. 26[3]).

∆р = (0,0428∙(2∙3/0,021)) ∙ (0,06²∙977,73/2) + (5∙ (0,06²∙977,73/2)) = 30,22 Па

Напор в теплообменнике равен

H_тепл.= ∆р/ρg =30,32/(977,73∙9,81)=0,00316 м. с.22[4] (15)

4. Определение напора и выбор насоса

Общий напор установки определяется по формуле

Н = Н_г + Н_п + Н_тепл. = 20 + 1,22 + 0,00316 = 21,22 м. с.22[4] (16)

Устанавливаем центробежный насос марки Х20/31, для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=5,5∙10^-3 м³/с, напор Н=25м, КПД насоса η_н=0,55. Насос снабжен двигателем АО2-41-2 номинальной мощностью 5,5 кВт; η_д=0,87, частота вращения вала n=48,3 об/с. (с.92 [3]).

Рассчитаем потребляемую мощность насоса по формуле

N =(V∙ρ∙g∙Н)/1000∙η_н =(2,5∙10^-3∙977,73∙9,81∙21,22)/1000∙0,55 = 0,93 кВт.

с.22[4] (17)

Заключение

В данной расчетно-графической работе был определен напор и мощность при заданной подаче (расходе) жидкости, перемещаемой насосом. Далее по этим характеристикам был выбран насос марки Х20/31, для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=5,5∙10^-3 м³/с, напор Н=25м, КПД насоса η_н=0,55. Насос снабжен двигателем АО2-41-2 номинальной мощностью 5,5 кВт; η_д=0,87, частота вращения вала n=48,3 об/с.

Список использованных источников

1. Левин Б.Д., Ченцова Л.И., Шайхутдинова М.Н., Ушанова В.М. процессы и аппараты химических и биологических технолгий. Учеб. пособие для студентов химических специальностей вузов / Под общ. ред. д-ра. хим. Наук С.М. Репяха. – Красноярск: Сибирский государственный технологический университет, 2002. - 430с.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. М.: Химия, 1991. – 496 с.

3. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов под ред. чл. – корр. АН России П.Г. Романкова. – 12-е изд., стереотипное. Перепечатка с издания 1987г. М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 576 с.

4. Ченцова, Л.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие к самостоятельной работе студентов специальностей 240901, 240403, 240502, 240701, 240702, 240406, 280201, 050501, 240801, 260601, 200503, 080502, 0240100 очной формы обучения / Л.И. Ченцова, М.К. Шайхутдинова, В.М. Ушанова. – Красноярск: СибГТУ, 2006. – 262 с.