1470
.pdfВформулах (14.68) величины диаметра подставляются в метрах,
авеличины цены находятся в рублях.
Эксплуатационные затраты по системе размыва Э складываются из затрат на амортизацию и текущий ремонт Э,, а также стоимости электроэнергии Эг, затраченной на взвешивание осадка. Эти состав ляющие равны:
Э , = £ к к , . 3 2 = N „ (a * + < V T .), |
(14.69) |
i= l
где Q — норматив отчислений на амортизацию и текущий ремонт
для i-той составляющей капиталовложений; для внутрирезервуарно-
го |
оборудования |
=0,085 |
1 /год; |
для |
насосного |
агрегата |
||||
Q =0,203 |
1/год ; для внерезервуарного оборудования |
=0,131 1/год; |
||||||||
тв |
- продолжительность полного взвешивания осадка в резервуаре. |
|||||||||
|
Для плотного парафинового осадка |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
* . = ^ х - 5. |
|
|
о 4 ™) |
||
|
|
|
|
|
|
Ai |
|
|
|
|
где Fc - |
площадь днища, |
охваченная движением |
веерных струй, |
|||||||
Fc = n-Rl *nc; А, - |
|
расчетный коэффициент |
|
|
|
|||||
|
|
. |
5,53*10 |
. |
ч 0 25 |
/ т , |
т, ч0.9 |
|
(14.71) |
|
|
|
^ 1 — |
|
71 |
® о ( ® о ’ *о) |
- ( К , - ^ ) ‘ Пс » |
||||
|
|
|
|
К 1 |
|
|
|
|
|
|
К, —коэффициент, величина которого зависит от дисперсности па рафиновых частиц, 0<Kj<103 1/м.
Для рыхлого парафинового осадка
T .=V 0/q .p . |
(14.72) |
где qB —объемный расход взвешиваемых парафиновых частиц
9,1*10 |
I |
D ч0,9 |
(14.73) |
Явр= 7} |
cO o>oTo - (K , -R c) Пс. |
||
Ki
611
§ 14.8. Примеры расчета
Пример 14.1. Рассчитать воздуховоды приточ ной системы вентиляции помещения насосной для перекачки сер нистой нефти имеющей, геометрический объем 8640 м3 Воздухо
воды стальные, прямоугольного сечения. Длины отдельных участков: 1,=5м, 12 =14 =16 =3м; 13 =4м ; 15 =3м; 17 = 7 м ; 18 =6м .
Калориферы должны обеспечить подогрев воздуха от 250 К до293 К. Теплоноситель - вода с температурой 353 К, прокачивае мая со скоростью 0,4 м /с .
Решение
1. Необходимый расход приточного воздуха по формуле (14.1)
|
QBn =8640-10 = 86400 |
м3 /ч . |
|||||
|
^•В.пр |
|
|
|
|
|
|
2. Полагая, что расход приточного воздуха распределяется рав |
|||||||
номерно, находим расходы по участкам: |
|
|
|||||
|
q, = q2 = Я4 = Яб =86400/4 = 21600 |
м3 /ч; |
|||||
|
q3 =86400/2 = 43200 |
м3 /ч ; |
|||||
|
q5 = 3-86400/4 = 64800 |
м3 /ч; |
|||||
|
|
q7 = я 8 =86400 м3 /ч . |
|
||||
3. |
Принимая |
в отводах |
ирек= 6 |
м /с |
и в магистральной части |
||
ирек = 8 |
м /с , находим площадь сечений каналов по формуле (14.3): |
||||||
|
е |
е |
с |
е |
21600 |
|
2 . |
|
I = |
г, |
= г, |
= г' |
= ------------ = 1 м |
|
|
|
1 |
2 |
4 |
6 |
6-3600 |
|
|
|
|
|
|
43200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1,5 м2 |
|
|
|
|
|
|
8-3600 |
|
|
|
|
|
|
64800 |
м2; |
|
||
|
|
|
|
|
= 2,25 |
|
|
|
|
|
8-3600 |
|
|
||
|
|
f7 |
|
86400 |
м2 |
|
|
|
|
|
|
8-3600 |
|
|
|
4. В соответствии с найденными величинами f; по табл. 14.2 вы бираем размеры сечений прямоугольных воздуховодов: для участков 1,2-4 и 6 —500 х 2000 мм, для участка 3 —800 х 2000 мм, для участка 5 - 1200 х 2000 мм, для участков 7 и 8 - 1600 х 2000 мм.
5. Фактическая скорость воздуха в воздуховодах и их эквивален тный диаметр по формулам (14.4), (14.6):
612
^фах1 |
^фак2 |
^фак4 |
|
^факб |
21600 |
, |
. |
|
j 3600 |
^ |
М/С , |
||||
|
d, = d2 = d4 = d6 |
2-0 5-2 |
8 M . |
||||
|
= — — L—— = о |
||||||
|
1 2 |
4 |
6 |
0,5 + 2 |
|
|
|
6. Для остальных участков по аналогии находим: |
|||||||
ифакз=7,5 |
м /с; d3 =1,14 |
|
м; офак5 =7,5 |
M /c;d5 =l,5 м; |
|||
ифак7 = и фв1с8 = 7»5 |
м /с; |
d7 = d8 =1,78 |
м . |
||||
7. Находим суммарные коэффициенты местного сопротивления. На участке 1 это выход с плавным поворотом потока через расши ряющийся раструб, отвод, тройник с переходом на проход (режим нагнетания). Соответственно
=1 + 0,4 + 1,1 = 2,5
На участке 2 имеются следующие местные сопротивления: вы ход с плавным поворотом потока через расширяющийся раструб, тройник-отвод (режим нагнетания). Следовательно
=1+ю=11.
Аналогичные значения будут у участков 4 и 6, т. е. 2 ? 4 = 1 С е = П .
У участков 3 и 5: |
= М • |
На участке 7 |
имеются следующие местные сопротивления: от |
вод 90° и диффузор у вентилятора, т. е.
=0,45 + 0,54 = 0,99.
На участке 8 имеются диффузор, отвод 90° и шахта с жалюзий ной решеткой. Для жалюзийной решетки ДР^ «50 П а. Следовательно
=0,54 + 0,45 = 0,99.
8. Чтобы найти гидравлическое сопротивление калорифера (ка лориферов) необходимо сначала определить их количество.
При средней температуре воздуха Тв |
= 0,5 • (250 + 293) = 271,5 К |
|
по табл. 1.5 находим р =1,295 кг/м3 и |
С |
Дне |
=1006-----------. |
||
|
|
кг-град |
9. Массовая скорость воздуха на участке 8 |
||
|
К Г |
|
ю, =1,29-7,5 = 9 ,7 -5 — . |
||
|
м |
-с |
10. Коэффициент теплопередачи по формуле (14.12)
613
К = 12,9-9,70’393 -0,40'106 =28,6 В т/(м 2 - град).
11. Необходимая поверхность нагрева калориферной установки по формуле (14.9)
86400-1,295 1006 (293 -250) |
2 |
Н |
■■591*3 м |
к3600-28,6 (353-273,5)
12.По табл. 14.3 выбираем тип калорифера КФС-11 с поверх ностью нагрева 54,6 м2 Таких калориферов надо 11 шт.
13.Гидравлическое сопротивление одного калорифера по формуле (14.8)
ДРт =1,11-9,71' =65,7 Па.
14. Найдем потери давления в каждом из участков (без учета калориферов) по формуле (14.5):
|
^ |
5 |
|
|
^ |
62 |
Па; |
|
АР. =1,21 |
0,2- — |
|
+ 2,5 |
— |
= 81,7 |
|||
1 |
I |
0,8 |
|
|
J |
2 |
|
|
|
( |
3 |
|
^ 62 |
|
Па; |
||
ДР2 =1,21 |
0,2- — |
|
+ 11 |
- — = 255,9 |
||||
|
I |
0,8 |
|
) |
|
2 |
|
|
АР3 =1,21 |
0 ,2 ------ + 1,1 |
|
7 5 |
Па; |
||||
—— —= 61,3 |
||||||||
|
|
1,14 |
|
|
2 |
|
||
АР4 =1,21 |
0,2 - — |
|
+ 1 1 |
— |
= 255,9 |
Па; |
||
|
|
0,8 |
|
|
2 |
|
|
|
ДР5 =1,21 |
0,2 - — |
+ 1,1 |
7 52 |
Па; |
||||
■— |
= 51,0 |
|||||||
|
. |
1,5 |
|
\ |
|
2 |
|
|
АР6 =1,21 |
0,2----- + 11 |
|
62 |
= 255,9 |
Па; |
|||
— |
||||||||
|
|
0,8 |
. |
|
2 |
|
|
|
ДР7 =1,21 |
0,2- — |
|
|
^ |
7 52 |
|
||
+ 0,99 |
■—— = 60,4 Па; |
|||||||
|
|
1,78 |
|
|
|
|
|
|
APs = l,2 l(o >2 |
~ + 0 ,9 9 ] - ^ - + 5 0 = 110,4 Па. |
|||||||
V |
|
1,78 |
|
) |
|
2 |
|
|
15. Наибольшие гидравлические потери будут между жалюзий ной решеткой и расширяющимся раструбом участка 2
614
АР' = ДР2 + АР3 + APS + ДР7 + АР8 = 2 5 5 , 9 + 6 1 , 3 + 5 1 , 0 + 6 0 , 4 + 1 1 0 , 4 = 5 3 9 , 0 Па
16. Необходимый расход воздуха может быть обеспечен тремя центробежными вентиляторами типа Ц 4-70 №10, развивающими давление до 950 Па (табл. 14.4).
Принимаем, что каждый вентилятор прокачивает воздух через 4 калорифера. Таким образом, общий период давления в приточной системе вентиляции
ДР = ДР' + 4-ДРквл =539,0 + 4-65,7 = 801,8 Па.
Так как АР меньше давления, развиваемого вентилятором Ц 4-70 №10, то подбор вентиляторов выполнен правильно.
Пример 14.2. Для условий предыдущего примера определить тип дефлекторов, которые в количестве 8 шт. установлены на кровле насосной. Скорость ветра ов =3,1 м /с .
Решение 1. По формуле (14.13) находим расход воздуха, удаляемого с по
мощью естественной вентиляции,
Q= 0,2 • 86400 = 17280— = 4,8— .
чс
2.Следовательно, расход воздуха через один дефлектор равен
Qfl=Q „c/8 = 0,6 м3/с .
3. Находим расчетный диаметр патрубка дефлектора по формуле
(14.17)
d„=2,9- |
0,6 |
= 0,72м . |
|
|
3,14-3,1 |
По найденной величине |
dn в соответствии с табл. 14.6 выбира |
ем дефлектор типа ЦАГИ №8.
Пример 14.3. Подобрать насос для системы смазки трех работаю щих насосов типа НМ 2500-230 с электродвигателями СТДП 2000-2. Мощность на валу двигателя = 2000 кВт, к. п. д. подшипников т|дв = 0,99. Для смазки используется масло плотностью р293 =875 кг/м3 Температура масла на входе в подшипник Тм1 = 293 К , а на выходе из него Тм2 = 323 К .
Решение 1. По формуле (14.20) находим энтальпию масла до и после под
шипников:
615
|
i„, = ?’0536 • (293 - 273) (293 + 722) = 36,8 |
кДж . |
||
|
|
|
|
КГ |
|
iM2 = |
• (323 - 273)(323 + 722) = 97,4 |
^ 9 ^ . |
|
2. |
Необходимый массовый расход масла по формуле (14.19) |
|||
|
|
Gм= 3-2000- f 1 -0,99 ' = 1,036 |
— . |
|
|
|
,9 7 ,4 -3 6 ,8 , |
с |
|
3. |
Плотность масла на входе в насос нам задана. В противном слу |
|||
чае мы должны были ее рассчитать по формуле (1.1) или (1.2). Соответ ственно необходимый объемный расход масла по формуле (14.21)
Ц)36 00118 м3/с = 4,25 м3/ч.
875
4.По известному расходу масла и с учетом допустимого давления
вмаслосистеме подбираем насос марки ШФ-8-25А с характеристика
ми: Q = 5,8 м3 / ч ; давление нагнетания 0,25 |
МПа ; мощность 1,0 кВт. |
||
К установке принимаем 2 насоса, из которых один - резервный. |
|||
5. Выполним расчет воздушного охлаждения масла. |
|||
Массовый расход масла в системе |
|
||
|
875-5,8 |
|
" . |
|
= 1,41 |
||
|
3600 |
|
С |
6. |
Количество тепла, которое необходимо отводить от масла по |
||
формуле (14.5), |
|
|
|
|
QT= l,41 -(97,4 -36,8) = 85,5 кВт. |
||
7. |
Плотность воздуха, используемого для охлаждения, по фор |
||
муле (10.2), |
|
|
|
|
101325-29 |
М-' |
кг |
|
в 8314,3-298 |
-1 • |
|
|
|
м |
|
8. |
Расход воздуха на охлаждение по формуле (14.23) |
||
|
85,5 • 103 |
|
м |
|
/ |
—г = 7,15 |
|
|
Q . = 1005-1,19 (303-293) |
с |
|
9. |
Полагая весовую скорость воздуха в калорифере совк = 6 —-— , |
||
м -с по формуле (14.24) находим необходимую площадь живого сечения
калорифера
616
7Л 5019 = U 2 м2
10.По табл. 14.3 определяем, что необходимо три калорифера типа КФС-9, у каждого из которых поверхность нагрева FK= 41,6 м2, живое сечение по воздуху fB' =0,486 м2 и по теплоносителю fM=0,0107 м2, внутренний диаметр трубок dM= 0,02 м , а их длина £м=\ м.
11.Фактическая весовая скорость воздуха по формуле (14.25)
= 6 |
- - ^ - =5 М |
КГ |
вфшс1 |
3-0,486 |
м2 - с |
12. Линейная скорость масла в калорифере по формуле (14.26)
о .. = |
1,41 |
= 0,0753 м /с . |
м3-875-0,0107
13.Число Рейнольдса при течении масла в калорифере
0,0 7 5 3 ^ 0 2
м2 1 -10 -6
Так как ReM< 2320 , то режим течения ламинарный.
14. Коэффициент теплопроводности масла по формуле (1.6)
А м= !^ М . (1-0,00047-298) = 0,154 —В-Т- - .
875 м-град
15. Теплоемкость масла по формуле (1.5)
С |
= ^ ^ |
- (762 + 3,39-298) = 1891 |
Дж . |
||
|
-Ш5 У |
|
’ |
кг-град |
|
16. Число |
Пекле |
при течении масла в трубках калорифера по |
|||
формуле (14.28) |
|
|
|
|
|
|
Ре = |
0,0753-1891-875-0,02 |
|
||
|
|
0,154 |
=16181. |
||
|
|
|
|
|
|
17. Полный коэффициент теплопередачи в калорифере по фор |
|||||
муле (14.27) |
|
|
|
|
|
к = ,;61.01И 1 ,/1 6 Ш ± 0 2 |
=8510 |
Вт |
|||
|
|
0,02 |
1,01 |
|
м -град |
18. Поскольку средняя температура масла Тв ^ = 298 К , то по фор муле (14.29) фактическая теплоотдача в обоих калориферах
QT^ = 85 -3 -41,6 (3 0 8 -2 9 8 ) = 106080 В т.
617
Таким образом, необходимый отбор тепла от масла обеспечивается.
19. В соответствии с необходимой производительностью по возду ху (по табл. 14.4) выбираем центробежный вентилятор типа Ц 4-70 №10.
Пример 14.4. Рассчитать потребность в паре и подобрать котел ддяего получения, если в течение 5 часов необходимо разогреть мазут в - количестве 2000 кг плотностью р293 =970 кг/м3 от температуры 278 К до температуры 290 К. Масса застывшей части равна 300 к г. Мазут хранился в наземном металлическом резервуаре РВС 3000 в течение 4 суток. Температура окружающего воздуха 278 К, грунта —274 К.
Решение 1. Средняя температура мазута в процессе разогрева
Тср =0,5 (278+ 290) = 284 К .
2. Теплоемкость мазута при средней температуре по формуле (1.5)
|
С |
31^56 (7 6 2 + з з 9 -28 4) = П48 |
Дж . |
|
|
|
V970 |
|
кг-град |
3. |
Количество тепла, необходимого для разогрева всей массы |
|||
мазута по формуле (14.30) |
|
|||
|
Q, |
= 2000-1748-(290-278) = 41,95-104*6 Дж. |
||
4. |
Количество тепла, затрачиваемого на расплавление застыв |
|||
шей части (осадка) по формуле (14.31) |
|
|||
|
|
Q2 =184,4-103-300 = 55,32-106 |
Дж. |
|
5. |
По табл. 14.6 находим приближенное значение полного коэф |
|||
фициента теплопередачи |
К = 2,91 В т/(м 2 - к ) . |
|||
6. |
Площадь поверхности охлаждения для РВС 3000 складывает |
|||
ся из площади крыши |
, площади стенки FCTи площади днища Fn. |
|||
7 rD _
Fкр =—2 р- yjhl +0,25D 2 = 3,14 ^ 8>98чу/о,572 +0,25-18,982 =282,9 м2;
FCT= * DрH р =3,14-18,98-11,92 = 710,4 м2 ;
дРр _ 3,14 18,98г
= 282,8 м"
4 4
Таким образом
F = FKp+FcT+ Fw =282,9 + 710,4 + 282,8 = 1276,1 м2
7. В рассматриваемом случае
618
Fr =F„=282,8 м2; F. = F4>+ F„ =282,9 + 710,4 + 993,3 M2
Следовательно, температура окружающей среды по формуле (14.34)
274.282,8 + 278-993,3 |
к . |
282,8 + 993,3
8. Разность между средней температурой мазута и температурой окружающей среды
АТ = 284-277,1 = 6,9 К.
9. Затраты тепла на компенсацию тепловых потерь в окружаю щую среду по формуле (14.32)
Q3 =2,91-1276,1-6,9-5-3600 = 461,2-106 Дж.
10. По формуле (14.37) находим необходимую паропроизводительность
Gп |
41,95-106 + 55,32-106 + 461,2-106 |
кг |
-----------------------------5 - 700 -103------------------ |
= 159,6 — |
|
|
ч |
11.По найденной величине Gn и табл. 14.7 выбираем котел типа
ШС-1/8, т.к. абсолютное давление насыщенного пара для котла
КВ -100 является слишком низким.
Пример 14.5. Подобрать нефтеловушку для отделения нефтяных частиц диаметром dH=76-10“6 м при среднем расходе нефтесодер жащих вод Qcp=3000 м3/сут и их температуре Тв=283 К . Плот ность нефтяных частиц р = 840 кг/м3
Решение 1. Определяем расчетный часовой расход нефтесодержащих вод
по формуле (14.42)
^ |
3000-1,3 |
з, |
О = |
--------- — = 162,5 |
м3/ч . |
р24
2.В соответствии с табл. 14.7 предварительно принимаем к соо ружению нефтеловушку по типовому проекту 902-2-161, для кото
рой ЬНф =30 м, Внф =3 м, hn = 2 м, N H=2.
3. |
Средняя скорость потока в нефтеловушке |
|
|
со = |
162,5 |
|
= 3,76-10_3 м /с . |
|
|
N -h -В нф |
3600-2-2-3 |
4. |
Гидравлический радиус нефтеловушки |
|
619
г = |
ь„-в нф |
2-3 |
-— - |
= 0,6 м . |
|
% |
+ В нф) |
2-(2 + 3) |
5. Кинематическая вязкость воды при температуре 283 К
Ув = 1,308• 10~3 /999,7 = 1,308• 10"6 м2 / с .
6. Число Рейнольдса для нефтеловушки по формуле (5.10)
4-0,6-3,76-10~3
Re = |
= 6899 |
1,308 |
10-6 |
7. Так как режим точения турбулентный, то коэффициент гид равлического сопротивления по формуле (5.13)
Х .= °'31^ =0,0347 6899ой
8. Удерживающая скорость потока по формуле (14.40)
ю. =3,76-10 -з /°’0347 = 2,48-10^ м /с .
9. Гидравлическая крупность частиц диаметром dHпо формуле (14.41)
и0 = |
9,81 • (76 |
10-6)2 (999,7-840) |
= 3,8 6 -1 0-4 м /с . |
------- Ь---------- |
Л Л — ------------ |
018-1,308-10'3
10.Расчетная длина нефтеловушки по формуле (14.39)
L. = |
2-3,76-10"3 |
= 109,0 м. |
"0,5-(3,86-10“4 -2,48 -10^ )
11.Так как расчетная длина значительно превышает фактичес кую для выбранного типового проекта нефтеловушки необходимо повторить расчет для другого типоразмера. Приняв типоразмер 902-2-3, повторим все вычисления:
162,5 |
, __ , _ з . |
со = ----------------- |
= 1,88-10 3 м /с; |
3600-2-2-6 |
|
г = |
2-6 |
= 0,75 м; |
2(1 + 6)
Re= 4-0,75-1,88-10-° =
1,308-Ю"6
620