37.Плоские днища и крышки, области применения.
Плоские днища (крышки) просты по конструкции, для их изготовления не требуется специального прессового оборудования. Однако при больших диаметрах и значительных давлениях толщина их получается весьма большой, поэтому применение их ограниченно. Плоские днища применяются для сосудов и аппаратов диаметром до 500 мм. Плоские днища и крышки используют для люков и заглушек, а также для вертикальных емкостных аппаратов под наливом и толстостенных аппаратов высокого давления, у которых толщина стенки очень велика.
Присоединяют плоские днища к корпусу по одному из вариантов, показанных на рисунке.
Условное обозначение плоского днища с внутренним базовым диаметром D = 1000 мм; толщиной стенки s1 = 6 мм; изготовленного из стали 20:
Плоские днища и крышки представляют собой круглые пластины(отбортованные или неотбортованные), привариваемые или присоединяемые к корпусу другими способами. Они просты по конструкции, однако при больших диаметрах и значительных давлениях толщина их получается значительной (из-за больших изгибных напряжений), и поэтому их использование ограничено. Плоские днища и крышки применяют в конструкциях тонкостенных сосудов и аппаратов, работающих под налив при атмосферном или близком к нему давлении, а также в качестве люков и заглушек для аппаратов, работающих при значительных давлениях.
38.Насосы, конструкция, применение, выбор.
Машины для перемещения жидкостей (насосы) относятся к внутризаводскому транспорту.
На промышленных предприятиях перемещение жидкостей осуществляется следующими способами:
а) под действием силы тяжести благодаря гидравлическому уклону − безнапорное перемещение жидкости;
б) за счет разности давлений на двух участках потока в замкнутом канале (трубопроводе) − напорное перемещение жидкости.
Напорное перемещение жидкости осуществляется насосами (курс ПиАХП).
В химической промышленности на предприятиях технологии неорганических веществ наибольшее применение нашли центробежные и поршневые насосы. Остановимся на описании этих типов насосов.
Центробежные насосы – устройства, в которых перемещение жидкости осуществляется за счет центробежных сил, возникающих при вращении рабочего колеса (ГОСТ 15110–79Е). По особенностям конструкции они делятся на:
– консольные;
– погружные;
– осевые;
– вихревые.
По числу рабочих колес центробежные насосы могут быть:
– одноступенчатые (одноколесные) с напором до 50 л;
– многоступенчатые, в которых рабочие колеса смонтированы на одном валу, соединены последовательно, снабжены направляющими и переливными устройствами для направления жидкости с одного колеса на другое, имеют одну всасывающую и одну нагнетательную линию; общий напор равен сумме напоров, создаваемых каждым из колес.
В общем случае, чем больше число колес, их диаметр и частота вращения, тем выше напор. Зависимость между Н, Q и r выражается следующими формулами:
Н1 / Н2 = (r1 / r2)2; Q1 / Q2 = (r1 / r2)3.
Следовательно, увеличить Н и Q можно, увеличив r и n вращения. Однако существует еще один путь: для увеличения Q несколько насосов включают параллельно; для увеличения Н – последовательно.
Преимущества центробежных насосов:
– отсутствие кривошипно-шатунного механизма и. как следствие, простота конструкции;
– низкая стоимость изготовления и малые габариты;
– отсутствие клапанов, что повышает их надежность;
– простота ремонта и регулирования количества подаваемой жидкости;
– равномерность подачи жидкости.
Недостатки центробежных насосов:
– необходимость заполнения насоса жидкостью перед запуском;
– зависимость производительности от создаваемого напора и сопротивления линии.
Общие правила эксплуатации центробежных насосов.
Для создания нормальной, устойчивой работы центробежных насосов необходимо на всасывании обеспечить так называемый кавитационный запас, т. е. минимально допустимое превышение атмосферного давления над давлением насыщенных паров жидкости. В противном случае, если давление перекачиваемой жидкости на всасывающей линии окажется ниже давления ее насыщенных паров, в жидкости образуются пузырьки газа. При последующем движении жидкости в насосе давление повышается, пузырьки сжимаются, пустоты заполняются жидкостью (т. е. появляются __________________?????, вскипание жидкости и разрушение насоса, особенно изготовленного из алюминия.
Лучшее средство предотвратить кавитацию – создать подпор на всосе.
Для лучшей всасывающей способности скорость жидкости на входе в насос должна составлять от 1 до 2 м/с, а сопротивление всасывающего трубопровода быть минимальным. Высота всасывания центробежного насоса – до 5 м.
Порядок включения насоса в работу
Условное изображение
Включение насоса в работу осуществляется при полностью закрытой нагнетательной задвижке (при этом насос потребляет минимальную мощность); задвижка на всосе перед пуском должна быть полностью открыта для предотвращения кавитации (сальники).
Регулирование подачи насоса осуществляется вентилем на нагнетательной линии. На всасывающей линии регулирование не допускается из-за возможности возникновения кавитации.
При перекачивании высоковязких жидкостей, вследствие увеличения сопротивления, Q, Н и КПД насоса падают. Поэтому следует подбирать насосы с высоким n вращения колеса и, если возможно, подогревать жидкость.
Маркировка центробежных насосов
коэффициент
быстроходности, уменьшенный в 10 раз
условная
марка материала насоса
8Х – 12К – S(1) 4 АХ – 5Р – 1
вид
уплотнения, в частности (1) – сальник с
мягкой
индекс
диаметра рабочего колеса
набивкой
тип насоса
диаметр всасывающего патрубка в дюймах (25,4 мм)
Обозначения в маркировке насосов
Х – химический
АХ – химический для жидкостей
ЦХ – химический для пульпы
ХМ – химический моноблочный
ХП – химический погружной
ХПС – химический погружной самовсасывающий
ВХА – вертикальный химический для азотной кислоты
Г – герметичный
О – обогреваемый
К – канальный
А – углеродистая сталь
К – хромоникелевая сталь
Д – хромистая сталь
П – пластмассовый
Техническая характеристика центробежного насоса обычно включает:
Марка насоса |
Q, м3/ч |
Н, м |
Допустимый кавитационный запас |
n, об/мин |
Электродвигатель |
|
Тип |
N, кВт |
|||||
В каталогах мощность электродвигателя дается для перекачивания воды, т. е. ρ = 1000 кг/м3.
Конструкции, принцип действия и типы насосов подробно рассмотрены в курсе ПиАХП. В настоящей лекции коснемся двух типов насосов.
Центробежные консольные насосы типа Х для химической промышленности
Данные насосы используют для перекачки как чистых, так и загрязненных (до 0,2 мас. % частиц) жидкостей; Q – от 2,2 до 700 м3/ч; Н – 10–30 м. Корпуса могут быть изготовлены из легированных сталей и сплавов, фарфора, титана, пластмасс (для 30%-ой H2SO4 при температуре до 60°С), _______?? либо гуммируются (например, для H2SO4 и H2SiF6). Марок центробежных насосов типа Х насчитывается очень много. Так, в пособии Иоффе их рассмотрено более тридцати. Вывод вала обычно уплотняют сальником с мягкой набивкой.
Погружные центробежные насосы типа ХП для забора жидкости из резервуаров имеют Q от 2 до 600 м2/ч и Н до 54 м. Используются в сернокислотном производстве, при получении фосфорнокислых суспензий, желтого фосфора и т. д. (т. е. для перекачивания агрессивных жидкостей). Насосная часть постоянно погружена в жидкость на 1,2–2 м, привод – электрический двигатель и муфта над резервуаром.
Насосы типа ХПС самовсасывающие, в их нижней части имеется вспомогательный бак, постоянно заполненный жидкостью.
Прошневые (объемные) насосы
Рабочий орган поршневых насосов – поршень – совершает в цилиндре возвратно-поступательные движения, сообщая перекачиваемой жидкости избыточное давление. Когда рабочий поршень выполнен в виде удлиненного поршня (плунжера), насос называют плунжерным, в этом случае уплотнение между плунжером и цилиндром лучше. Такой насос рекомендован для перекачивания небольших объемов жидкости при высоких давлениях, а также для высоковязких жидкостей (в аммиачном производстве для подачи углеаммонийных солей, для распыления жидкостей и плавов на форсунки).
К достоинствам данных насосов можно отнести возможность создания высоких давлений (35 МПа и более); к недостаткам – неравномерность подачи, громоздкость, сложность. Работа насоса характеризуется таки параметром, как степень неравномерности подачи:
m = Qmax / Qср,
где Qmax – максимальная подача насоса; Qср – средняя подача насоса.
Поршневые насосы могут быть одинарного (m = 3,14), двойного (m = 1,5) и тройного (m = 1,05; триплекс-насос) действия. Триплекс-насос представляет собой три плунжерных насоса одинарного действия, приводимых в движение от одного электрического двигателя, кривошипы их расположены под углом 120°.
Высота всасывания поршневого насоса рассчитывается по формуле
hвс
≤
где Ра – атмосферное давление; ρж – плотность жидкости; Рж – давление насыщенных паров жидкости; h1 и h2 – потери напора.
Обозначения поршневых насосов
Пример: РКС 1,5/25.
РКС – тип насоса согласно ГОСТ 12052–77:
– ХПНП – химический поршневой паровой;
– Х – химический;
– ХТр – химический трехцилиндровый с регулируемой подачей;
– РКС – регулируемый для соляной и серной кислот;
– 1,5 – подача, м3/ч;
– 25 – давление нагнетания, атм.
Подачу жидкости поршневым насосом регулируют вентилем на перепускной линии, т. е. линии, соединяющей всасывающий и нагнетающий трубопроводы.
Пуск насоса осуществляется в следующей последовательности: открывают задвижку на всасывающей линии, затем на нагнетательной линии и перепускной; включают электродвигатель и после установки необходимой частоты вращения регулируют перепускную задвижку.
Поршневые насосы выбираются по каталогу, где указаны следующие параметры:
Марка |
Подача, м3/ч |
Давление нагнетания, МПа |
Число двойных ходов в минуту |
Ход поршня, мм |
Диаметр поршня, мм |
Выбор насоса
Для правильного выбора насоса необходимо учесть количество, температуру, состав и коррозионную активность среды, необходимый напор, наличие взвешенных частиц. Рассчитывают Q и Н и далее по каталогам выбирают конкретную марку насоса. Возможен выбор типа насоса с использованием полей насосов в зависимости от Q и Н (стр. 205, Альперт).