2.3. Расчет насоса

Необходимо рассчитать и подобрать центробежный насос для подачи сфлегмового орошения.

Геометрическая высота подъема – 10 м.

Следует выбрать насос по напору и мощности.

Расчет ведется по методике [21]

Полезную мощность, затрачиваемую на перекачивание жидкости, определяют по формуле:

,

(2.58)

где ρ - плотность орошения, равная 588,5 кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м²/с;

Q - расход жидкости, м³/с;

Н - напор насоса, м.

(( (2.59)

где Р₁ –давление в емкости Е-12, из которой перекачивается жидкость, Па;

Р₂ – давление выкида, Па;

Н_Г – геометрическая высота подъема жидкости, м;

h_п – напор, затрачиваемый на преодоление местных сопротивлений, м.

При диаметре трубопровода, равным 0,2 м (200 мм), рассчитывается скорость потока жидкости:

(( (2.60)

где d – диаметр трубопровода, м.

Определение потерь на трение и местные сопротивления:

Критерий Рейнольдса равен:

(2.61)

где ρ – плотность потока жидкости, кг/м³;

μ – динамическая вязкость жидкости, Па·с.

Шероховатость стенок стальных труб при незначительной коррозии e = 0,2 мм [21].

Коэффициент трения по длине трубопровода λ, вычисляется по формуле:

(2.62)

Для всасывающей линии:

- вход в трубу (принимаем с закругленными краями): ξ₁ = 0,5;

- вентиль (2 шт): 4,7

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:

(2.63)

Для нагнетательной линии:

- вход в трубу (принимаем с закругленными краями): ξ₁ = 0,5;

- вентиль (3 шт): 4,7

Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии:

(2.64)

Полное гидравлическое сопротивление трубопровода определяется по формуле:

( (2.64)

где L – длина всасывающего и нагнетающего трубопровода;

Σζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений (Па).

Напор, затрачиваемый на преодоление местных сопротивлений:

	( (2.65)
Полезную мощность, затрачиваемую на перекачивание жидкости, определяют по формуле: (2.66) где ρ – плотность перекачиваемой жидкости; Q – объемная производительность насоса, м3/с; Н – полный напор, развиваемый насосом, м; g = 9,81 м/с2- ускорение свободного падения.

Мощность, которую должен развивать электродвигатель насоса на выходном валу при установившемся режиме работы, находят по формуле:

( (2.67)

где η_н и η_пер – к.п.д. соответственно насоса и передачи от электродвигателя к насосу.

К. п. д. передачи зависит от способа передачи усилия. В центробежных и осевых насосах вал электродвигателя непосредственно соединяется с валом насоса, в этих случаях η_пер ≈1. В поршневых насосах чаще всего используют зубчатую передачу, при этом η_пер =0,93 – 0,98.

Если к.п.д. передачи неизвестен, можно руководствоваться его следующими примерными значениями, приведенными в таблице 19:

Таблица19

К.п.д передачи[20]

Насос	Центробежный	Осевой	Поршневой
К.п.д.	0,4÷0,7 (малая и средняя подача) 0,7÷0,9 (большая подача)	0,7÷0,9	0,65÷0,85

Мощность, развиваемая электродвигателем на выходном валу:

Зная N, по каталогу выбирают электродвигатель к насосу; он должен иметь номинальную мощность N_н, равную N. Если в каталоге нет электродвигателя с такой мощностью, следует выбирать двигатель с ближайшей большей мощностью.

При расчете энергии на перекачивание необходимо учитывать, что мощность N_дв , потребляемая двигателем от сети, больше номинальной вследствие потери энергии на самом двигателе:

( (2.68)

где η_дв – коэффициент полезного действия двигателя.

Если к. п. д. двигателя неизвестен, его можно выбирать в зависимости от номиналь­ной мощности.

Таблица 20

Подбор к.п.д. двигателя

Nн, кВт	0,4 – 1	1 – 3	3 – 10	10 – 30	30 - 100	100 – 200	>200
ηдв	0,7 – 0,78	0,78 – 0,83	0,83 – 0,87	0,87 – 0,9	0,9 – 0,92	0,92 – 0,94	0,94

С учетом перегрузок фактическая мощность двигателя N'_дв составляет:

N'дв = χ∙Nдв

( (2.69)

где χ – коэффициент запаса, зависящий от потребляемой мощности.

Таблица 21

Коэффициент запаса

Nдв, кВт	<1	1-5	5-50	>300
χ	2-1,5	1,5-1,2	1,2-1,15	1,1

Расчет представлен в таблице 22.

Таблица 22

Расчет насоса

Параметр	Ед. изм.	Значение
N	кВт	7,2
Q	м3/с	35
H	М	123
Ρ	кг/м3	588,5
p(выкида)	Мпа	1,3
p(в емкости)	Мпа	0,617
W	м/с	0,31
D	М	0,2
Μ	Па·с	9,5*10-3
Re		3,84*103
Λ		0,111
ξвс	Па	9,9
ξнагн	Па	14,1
Σξ	Па	24
Δp	Па	1456,2
h(пот)	М	0,5
Hг	М	10
L	М	50
Nв	кВт	10,3
Nдв	кВт	11,45
Nдв'	кВт	13,7

Построение материального графа и расчет материального баланса блока

Материальный граф

При построении материального графа учитываются только те элементы принципиальной технологической схемы блока, в которых происходит изменение материальных потоков.

Материальный граф блока выделения олигомеризата представлен на рис .

q4

2

q2

1

q3

q1

q5

Рис 10. Материальный граф блока

1 – колонна Кт-10, 2 – рефлюксная емкость Е-12

q1 – сырье, q2- дистиллят, q3 - орошение в колонну , q4 – газы отдувки + ББФ, q5- олигомеризат

Материальный баланс

Таблица 23

Материальный баланс блока выделения олигомеризата

Наименование продукта	Выход, % масс	Выход, кг/ч
Поступило
Сырье	100	9500
Получено
Газы отдувки, отработанная ББФ	55,8	4846,66
Олигомеризат	44,2	4203,34
Итого	100	9500