V = 13,46 ∙ 3600 ∙ 8 ∙ 1,2 = 620,4 м3
749,8
Подбираем стандартную емкость с параметрами по ГОСТ 9931–79: 3 емкости с параметрами по ГОСТ 9931–79:
1 и 2. V=200 м3; Dвн=3,4 м; L=21,62 м. 3. V=100 м3;Dвн=3,4 м; L=11,12 м
2.4. Расчёт насосов
2.4.1. Расчёт насоса для подачи исходной смеси Насос перекачивает сырье из ёмкости Е1 через подогреватель в колонну. Величина подачи:
Q = |
¯ |
7 |
= 0,008039 |
м |
3 |
F = |
|
||||
|
ρF |
870,77 |
|
с |
|
Напор рассчитываем по формуле для проектируемого насоса:
H = P2 − P1 + Hг + Hпот
ρ ∙ g
Hг = 4 ∙ 0,4 + 1,6 + 2,5 = 5,7 м - геометрическая высота подачи
P1 = P2 – давление в емкости равно давлению в колонне, значит,
|
|
Н = Hг + Hпот |
|
|
Потери напора: |
|
|
|
|
|
λ ∙ L |
|
W2 |
W2 |
Нпот = |
d |
∙ |
2g + ∑εi ∙ |
2g , |
где λ – коэффициент трения
L – длина трубопровода, м
d – диаметр трубопровода, м
W –скорость жидкости в трубопроводе, м/c
∑εi - сумма местных сопротивлений на пути жидкости в трубопроводе
51
Т.к. геометрически насос установлен близко к емкости, то потерями на трение во всасывающем трубопроводе можно пренебречь по сравнению с общими потерями на трение.
Нагнетательный трубопровод:
Плотность и вязкость смеси при tF = 20,0
|
ρF = 875,18 м3 , |
μF = 0,747 мПа ∙ с |
|
|||
|
dэ = 89х6 = 0,077 м |
|
|
|||
ω = |
4 ∙ G |
= |
|
4 ∙ 7 |
= 1,72 |
м |
|
π ∙ ρF ∙ d2 |
|
3,14 ∙ 875,18 ∙ 0,0772 |
|
с |
|
Re = 1,72 ∙ 0,077 ∙ 875,18 = 155166 0,747 ∙ 10−3
Определим коэффициент трения по формуле:
1 |
ε |
6,81 |
0,9 |
)= − 2lg( |
0,0026 |
6,81 |
) |
0,9 |
) |
λ |
= − 2lg(3,7 |
+ ( Re ) |
|
3,7 |
+ (155166 |
|
|||
Согласно таблице, среднее значение шероховатости стальных труб при |
|
|
|
||||||
незначительной коррозии e = 0,2 мм, значит, ε = e = 0,2 = 0,0026 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
d |
77 |
|
|
|
|
|
|
|
λ = 0,026 |
|
|
|
|
|
L = 0,91 + 2 + 11,12 + 2 + 2 + 3,4 ∙ 3 + 4 ∙ 0,4 + 1,6 + 2,5 = 33,93 ≈ 34 м с учетом поворотов
Местные сопротивления потоку жидкости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах:
При d = 89 × 6 м м
1.Вход из Е1 в трубу: ξ = 0,5
2.Выход из трубы в колонну: ξ = 1
3.Поворот трубы на 90º: ξ = 1,1 × 5 = 5,5
4.Вентиль нормальный: ξ = 4,0675 × 4 = 16,27
5.Вентиль прямоточный: ξ = 0,54
52
|
ω2 |
( |
λ ∙ L |
|
|
|
|
1,722 |
|
0,026 ∙ 34 |
+ 23,81) = 5,32 м |
||||
Hп.тр и м.с. |
= 2g |
d |
|
+ ∑εi) = 2 ∙ 9,81( |
0,077 |
||||||||||
Участок ТО: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dэ |
= 25х2 = 0,021 м |
|
||||
|
|
πd |
2 |
N |
|
|
3,14 ∙ 0,021 |
2 |
62 |
|
|
|
|||
|
S = |
|
|
то |
= |
|
= 0,0215 м2 |
||||||||
|
|
4 |
|
|
z |
|
|
4 |
|
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Плотность и вязкость смеси при средней температуре tF = 41,5 : |
|||||||||||||||
|
ρF = 870,77 м3 , |
μF = 0,506 мПа ∙ с |
|
||||||||||||
|
ωтр |
= |
|
|
G |
= |
|
7 |
|
|
= 0,374 |
м |
|||
|
|
|
|
S ∙ ρF |
|
870,77 ∙ 0,0215 |
|
|
с |
||||||
|
4 · G2 · z |
|
|
|
|
|
4 · 7 · 1 |
|
|
|
|||||
Re = |
π · dвн · n · 2 |
= |
3,14 · 0,021 · 62 · 0,506 · 10−3 = 13535 |
||||||||||||
Определим коэффициент трения по формуле:
1λ = − 2lg(3,7ε + (6,81Re )0,9)= − 2lg(0,00953,7 + (135356,81 )0,9)
Согласно таблице, среднее значение шероховатости стальных труб при
e 0,2
незначительной коррозии e = 0,2 мм, значит, ε = d = 21 = 0,0095
λ = 0,042
Потеря напора на преодоление трения в трубах:
H |
ω |
2 |
λ ∙ z ∙ L = |
0,374 |
2 |
0,042 ∙ 1 |
∙ 3 = 0,043 м |
= тр |
|
|
|||||
п.тр |
2g |
|
d |
2 ∙ 9,81 |
0,021 |
|
|
|
|
|
|||||
Штуцера:
Скорость исходной смеси в штуцерах:
ωшт = |
4 ∙ G |
= |
4 ∙ 7 |
= 1,73 |
м |
|
π ∙ ρF ∙ d2 |
|
3,14 ∙ 870,77 ∙ 0,0772 |
|
с |
53
Местные сопротивления потоку жидкости в подогревателе:
1.Входная и выходная камеры: ξ = 1,5 × 2 = 3
2.Вход в трубы и выход из них: ξ = 1 × 2 = 2
Потери напора для входной и выходной камер находим по скорости смеси в штуцерах, а потери напора на входе и выходе из труб и при поворотах из одной секции в другую – по скорости в трубах
H м.с. = 3 |
ωшт2 |
+ 2 |
ωтр2 |
= 3 |
1,732 |
+ 2 |
0,3742 |
= 0,472 м |
|
2g |
2g |
2 ∙ 9,81 |
2 ∙ 9,81 |
||||||
|
|
|
|
|
H = Hг + Hп = 5,6 + 5,32 + 0,043 + 0,472 = 11,535 м
Q = 0,008039 м3 = 8,039 л
с с
По Q и H из «Технических характеристик центробежных насосов»:
Выбираем центробежный насос марки Х45/21 с характеристиками:
Х 45/21 центробежный 2900 об/мин
Производительность, л/ |
0 |
4 |
8 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
с. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напор, м. |
25,0 |
25,8 |
25,0 |
21,5 |
19,0 |
16,0 |
12,8 |
9,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мощность, кВт. |
1,7 |
2,5 |
3,4 |
4,0 |
4,1 |
4,18 |
4,22 |
4,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КПД, %. |
0 |
40,5 |
57,8 |
63,3 |
63,7 |
60,1 |
53,5 |
43,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напор, м
70
52,5
35 |
|
|
|
Сеть |
|
|
|
|
Насос 45/21 |
|
|
|
|
Насос 45/31 |
17,5 |
|
|
|
|
0 |
7,5 |
15 |
22,5 |
30 |
0 |
Производительность, л/с
54
При данной производительности 7 с :
H = 25,2 м
КПД = 0,535
Справочная мощность насоса:
Nн = 3,175 кВт
Справочная мощность насоса:
|
|
Nн = Nн |
ρ |
= 3,175 ∙ |
870,77 = 2,765кВт |
||||||
|
|
|
|
|
ρвода |
|
1000 |
|
|
|
|
Расчетная мощность насоса: |
|
|
|
|
|
||||||
Nн = |
Q ∙ ρ ∙ g ∙ H |
= |
8,039 ∙ 10−3 ∙ 870,77 ∙ 9,81 ∙ 11,535 |
= 1498 Вт = 1,498 кВт |
|||||||
|
ηдв ∙ ηпер |
|
|
0,5287 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Допустимая высота всасывания: |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
P |
p |
|
ω 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
t |
|
вс |
+ hпвс + hкав) |
|
|
|
|
|
|
hвсдоп ≤ ρg − ( |
ρg + |
2 ∙ g |
|||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
= 2,118 м |
hкав = 0,3 ∙ (Q ∙ n2)3 |
= 0,3 ∙ (0,008039 ∙ 48,32)3 |
||||||||||
|
|
ω2 |
|
|
|
|
|
|
|
1,722 |
|
hпвс = |
2g ∑εi = |
(0,5 + 4,0675 ∙ 4 + 5,5 + 1 + 0,54)2 ∙ 9,81 = 3,59 м |
|||||||||
|
|
101325 |
|
|
|
21700 |
1,722 |
|
|
|
|
hвсдоп ≤ |
870,77 ∙ 9,81 − (870,77 ∙ 9,81 + |
2 ∙ 9,81 + 2,118 + 3,59)= 3,46 м |
|||||||||
hвсдоп = 3,46 м
Определяем давления насыщенных паров чистых компонентов и, согласно формуле, определяем давление насыщенных паров исходной смеси:
pt = XНК ∙ pt НК + XВК ∙ pt ВК
pt = 0,263 ∙ 449,96 ∙ 133,32 + 8037,1 ∙ (1 − 0,263) = 21700 Па
55