12. Електрообладнання хімічних виробництв
Однією з особливостей роботи електрообладнання хімічних виробництв є їх висока енергоємність, що обумовлено великою потужністю встановлених там електроприводів та електротехнічних апаратів. Внаслідок цього потужність трансформаторів на підстанціях також велика (до 500 МВА).
Найбільш великою є енергоємність підприємств з виробництва азоту, хімічних волокон, каустичної соди, цементу.
До підприємств середньої енергоємності належать такі, що виробляють пластмаси і синтетичні смоли, аніло-барвників, калійних добрив, підприємства головної та гірничої хімії.
Мало енергетичними в хімічній галузі вважають підприємства з переробки пластмас, хімічних засобів захисту рослин, лакофарбові, побутової хімії.
12.1. Вибір електродвигунів до мішалок
Мішалки – найбільш розповсюджений вид обладнання в хімічній промисловості. Їх можна поділити на декілька типів: гвинтові мішалки з горизонтальними та вертикальними лопатями (рис. 12.1,а,б); якірна мішалка (рис. 12.1,в); рамна мішалка (рис. 12.1,г).
Рис. 12.1: а) гвинтова мішалка з горизонтальними лопатями;
б) гвинтова мішалка з вертикальними лопатями;
в) якірна мішалка; г) рамна мішалка
Потужність на валу мішалки з горизонтальним розташуванням лопатей (рис. 12.1,а):
Рг = 60·10-8Кл·Z·Fл·D23n3ρ/η, [кВт]. (12.1)
Потужність на валу мішалки з вертикальним розташуванням лопатей (рис. 12.1,б):
Рв = 18·10-8·8Кл·Z·h2(D24 – D14)·n3ρ/η, [кВт]. (12.2)
Потужність на валу мішалки якірного типу (рис.12.1,в)
Ря = 15,3·10-7·Z(R25 – R15) )·n3ρ/η, [кВт]. (12.3)
Рамну мішалку (рис. 12.1,г) можна розглядати як сполуку горизонтальної лопаті (І), двох вертикальних лопатей (ІІ) та сферичної (опорної) частини (ІІІ), тому
Рр = Рг + Рв + Ря. (12.4)
У формулах (12.1) – (12.3):
Кл – коефіцієнт, який залежить від форми лопаті (рис. 12.2);
Z – кількість пар лопатей;
Fл = b1·h1 – площина лобової поверхні, яка витискає рідину, м2;
n – частота обертання, об./хв;
ρ – щільність рідини, кг/м3;
η = 0,8 – коефіцієнт корисної дії передачі.
Всі інші розміри на рисунках 12.1, 12.2 та у формулах (12.1)–(12.3) показані в метрах.
Рис. 12.2. Графік залежності Кл = f(b/h): для схем 12.1,а,б – b1/h1; 12.1,г – для горизонтальної лопаті (b1 – b2) /h1, для вертикальної лопаті – b2/h2
12.2. Вибір електродвигунів для насосів
Рис. 12.3. Схема насосної установки: hв – висота всмоктування; hн – висота нагнітання
Повний натиск рідини Н складається з висоти всмоктування hв, висоти нагнітання hн та висоти hп, яка визначає втрати натиску в системі:
Н = hв + hн + hп, (12.5)
hп
= 
,
(12.6)
v = 4Q/πd2, (12.7)
де v – швидкість рідини у трубопроводі, що нагнітає, м/с;
d – діаметр труби, м;
l – довжина труби, м;
g = 9,8 м/с;
λ1 – коефіцієнт опору, який залежить від швидкості руху рідини (рис. 12.4);
λ2 – коефіцієнт опору в колінах, який залежить від діаметра труби та радіуса закруглення r (приймаємо r1 = r2 = r3 = r4 = r), (рис. 12.5);
λ3 = 0,5 – коефіцієнт опору запірної арматури (засувки, клапани);
Q – продуктивність насоса, м3/с.
Рис. 12.4. Залежність коефіцієнта опору λ1 від швидкості руху v
Рис. 12.5. Залежність коефіцієнта опору λ2 від діаметра труби d
Варіанти завдання до теми «Електрообладнання хімічних виробництв»
Завдання № 12.1
Вибрати двигун для приводу рамної мішалки при заданих нижче параметрах. |
Відомі параметри до завдання 12.1 |
Номер варіанта |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
h1, мм |
50 |
40 |
60 |
50 |
30 |
40 |
70 |
65 |
40 |
60 |
b1,мм |
500 |
400 |
500 |
400 |
400 |
600 |
600 |
450 |
400 |
550 |
h2, мм |
600 |
600 |
500 |
400 |
500 |
500 |
600 |
450 |
600 |
500 |
b2, мм |
50 |
40 |
60 |
50 |
30 |
40 |
70 |
65 |
40 |
60 |
D1, мм |
900 |
720 |
880 |
800 |
700 |
750 |
900 |
800 |
720 |
800 |
D2, мм |
1060 |
800 |
1000 |
900 |
760 |
830 |
1040 |
930 |
800 |
920 |
R 1, мм |
950 |
760 |
940 |
1000 |
930 |
800 |
1000 |
925 |
760 |
940 |
R 2, мм |
1000 |
800 |
1000 |
1050 |
960 |
840 |
1070 |
990 |
800 |
1000 |
Z |
1 |
3 |
1 |
2 |
1 |
3 |
1 |
2 |
1 |
2 |
ρ, кг/м3 |
250 |
200 |
325 |
1000 |
960 |
1200 |
525 |
600 |
750 |
800 |
n, об./хв |
30 |
20 |
25 |
40 |
30 |
20 |
25 |
40 |
45 |
30 |
Завдання 12.2
Вибрати електродвигун до відцентрового насоса для перекачування холодної води. |
Відомі параметри до завдання 12.2 |
Номер варіанта |
|||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
d, м |
0,05 |
0,05 |
0,1 |
0,1 |
0,05 |
0,1 |
0,1 |
0,05 |
0,05 |
0,1 |
l, м |
10 |
12 |
20 |
14 |
16 |
40 |
50 |
24 |
15 |
17 |
r, м |
0,1 |
0,1 |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,2 |
0,2 |
0,1 |
0,07 |
0,2 |
Q, м3/год |
25 |
40 |
100 |
100 |
24 |
36 |
32 |
20 |
27 |
40 |
hв, м |
10 |
5 |
20 |
12 |
18 |
15 |
8 |
14 |
16 |
24 |
hн, м |
15 |
15 |
10 |
12 |
14 |
20 |
16 |
8 |
18 |
10 |