Задание

Установка растворения хлорида натрия изображена на рисунке 1. Она работает следующим образом: подъемным краном хлорид натрия подается со складов в раство-рители 3 и 4. Для его растворения из резервуара 1 через теплообменник 2 подается вода по системе трубопроводов. В теплообменнике 2 вода подогревается до 40-50⁰С. По мере прохождения воды через слой соли в растворителях, она насыщается хлори- дом натрия до концентрации 305-310г/л. После чего удаляется на очистку и даль-нейшую переработку.

Требуется произвести расчет трубопровода А-Д, соединяющего емкость 1 с растворителями 3 и 4, подобрать насос и выбрать место его установки.

Исходные данные к расчету приведены в таблице 1 и на рисунке 1.

Таблица 1 – Данные для расчета

Характеристика	Единица измерения	Значение
Производительность трубопровода	кг/с	3.3
Давление в емкости 1	МПа	0,1
Давление в растворителях 3 и 4	МПа	0,1
Температура воды на входе в теплообменник 2	0С	15
Температура воды на выходе из теплообменника 2	0С	45
Средняя температура кислоты в теплообменнике 2	0С	30
Характеристика кожухотрубчатого теплообменника одно- ходового: а) диаметр теплообменных труб; б) длина труб; в) число труб. Основные размеры трубопроводной сети:	мм м шт. см	25Х2 1,5 37 смотреть рисунок 1

Содержание

Введение…………………………………………………………………………………………………………………………………………5

1 Расчет трубопровода……………………………………………………………………………………………………………..6

1.1 Определение диаметра трубопроводной сети…………………………………………………………….6

1.2 Определение действительной скорости течения жидкости……………………………..9

1.3 Определение режима движения жидкости……………………………………………………………………..10

1.4 Определение потерь напора на трение………………………………………………………………………….11

1.5 Определение потерь напора на местные сопротивления……………………………………..14

1.6 Потери напора в кожухотрубчатом теплообменнике..…………………………………………..17

1.7 Потери давления в трубопроводной сети……………………………………………………………………19

2 Расчет мощности, потребляемой двигателем насоса, и выбор насоса……….. 21

2.1 Расчет полезной и потребляемой двигателем насоса мощности…………………..21

2.2 Расчет высоты всасывания…………………………………………………………………………………………………23

Заключение…………………………………………………………………………………………………………………………………..25

Литература…………………………………………………………………………………………………………………………………26

Введение

Трубопровод сети широко используется на любых химических предприятиях и предназначены для перемещения жидкостей из аппарата в аппарат. При этом зачас- тую они снабжены насосами, обеспечивающими необходимую производительность трубопроводов и химической аппаратуры. Для правильного выбора насоса необходимо производить расчет трубопроводных сетей, обладающих определенным гидравличес- ким сопротивлением.

Насосы выбирают исходя из количества перекачиваемой жидкости в единицу времени (производительности), ее характеристик (температуры, давления, плотнос- ти) и из рассчитанного необходимого напора. По этим параметрам производится расчет полезной и потребляемой электродвигателем насоса мощности, выбор типа и типоразмера насоса, а также выбор места установки насоса и его расчет на ка- витацию.

Кавитация - явление, возникающее при высоких скоростях вращения рабочего колеса центробежного насоса, а также, при перекачивании горячей жидкости в ус -ловиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе. Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счет гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производи -тельность насоса и развиваемый напор резко снижается.

В данной курсовой работе выполнен расчет установки растворения хлорида натрия и подобран необходимый насос, обеспечивающий нормальную работу установ- ки.

1 Расчет трубопровода

1.1 Определение диаметра трубопроводной сети

Разобьем расчетную трубопроводную сеть на участки АВ-ВС-СD (рисунок 2) для упрощения расчета сети.

Для определения диаметра трубопровода воспользуемся следующими формулами [1 ]:

, (1)

где - объемный расход жидкости, м³/с;

- экономическая скорость течения жидкости в трубопроводе, м/с;

- площадь живого сечения трубопровода, м².

Площадь живого сечения трубопровода рассчитаем исходя из выражения:

, (2)

где - расчетный диаметр трубопровода, м.

Прежде чем перейти к расчетам по выражениям (1) и (2), необходимо перейти от массового расхода жидкости заданного в таблице 1 к объемному расходу. Для этого воспользуемся зависимость массы вещества от объема:

, (3)

где - плотность воды, кг/м³.

Таким образом, для дальнейшего расчета трубопровода необходимо определить плотность воды, с учетом температуры, на каждом участке расчетной системы.

Для этого произведем расчет по данным приведенных в таблице 4.1 [1 ], приме- нив метод интерполяции:

а) определим плотность воды при температуре 15⁰С:

_________

,

следовательно, .

Таким образом, плотность воды при температуре 15⁰С равна .

б) аналогично определим плотность воды при температуре 45⁰С:

получим что, плотность воды составила .

Определив плотность воды на участках, рассчитаем приходящийся на эти участки объемный расход:

, (4)

где - массовый расход воды, кг/с;

- плотность воды, зависящая от температуры, кг/м³.

Вычислим объемный расход воды, возникающий на участках сети с темпера- турой 15⁰С и 45⁰С используя выражение (4):

Примечание: учитывая, что на участке С-D трубопровода происходит его раз- ветвление на две равные ветви, объемный расход воды составит:

Для правильного определения диаметра трубопровода необходимо совместно решить уравнения (1), (2):

, (5)

и в полученное выражение (5) подставить максимальный расход, (в нашем случае максимальный расход составит при температуре 45⁰С). Зададимся рядом значений экономической скорости взятых из таблицы 3.1 [1]:

Из полученных расчетов видно, что наиболее экономической скоростью явля- ется , данной скорости соответствует внутренний диаметр равный

Исходя из коррозионной стойкости, в качестве конструкционного материала из таблицы 3.1 [1] принимаем углеродистую сталь.

Рассчитаем необходимую толщину стенки трубы трубопровода. Для этого воспользуемся формулой [1 ]:

(6)

где - расчетная толщина стенки, мм;

- глубинный показатель коррозии выбранного конструкционного материала, мм/год;

- срок службы трубопровода (8-10 лет);

- минимальная остаточная толщина стенки трубопровода к концу

срока службы, мм.

Исходя из таблицы 3.2 [1] определим глубинный показатель коррозии, применив интерполяционный метод. Таким образом, глубинный показатель коррозии при температуре 45⁰С составил .

Вычислим толщину стенки трубы, используя формулу (6):

Из таблицы 3.3 [1 ] по ГОСТ 3262-75 подбираем стальную водогазопроводную трубу, марки «Ст 3» размерами с внутренним диаметром