5.2 Побдор вакуум-насоса

Производительность вакуум-насоса G_возд определяется количеством газа (воздуха), который необходимо удалять из поверхностного конденсатора:

37137\* MERGEFORMAT (.)

где 2,5∙10^-5 – количество газа, выделяющегося из 1 кг воды [1];

0,01 – количество газа, подсасываемого в конденсатор через неплотности, на 1 кг паров [1].

Тогда, подставив данные в (6.8), получим:

Объемная производительность вакуум-насоса равна:

38138\* MERGEFORMAT (.)

где R – универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль∙К);

М_возд— молекулярная масса воздуха, кг/кмоль;

t_возд – температура воздуха, °С;

Р_возд – парциальное давле­ние сухого воздуха в барометрическом конденсаторе, Па.

R=8314 Дж/(кмоль∙К), М_возд=29 кг/кмоль – по данным приведенным в справочнике [6].

Температуру воздуха рассчитаем по уравнению:

Давление воздуха равно:

39139\* MERGEFORMAT (.)

где Р_п — давление сухого насыщенного пара (Па) при t_возд=29,82°С.

По данным приведенным в [3] давление насыщенного пара при данной температуре равно Р_п=4218,3 Па. Подставив, получим:

Тогда

Зная объемную производительность V_возд и остаточное давление Р_бк, по [1] приложение 4.7 подбираем вакуум-насос типа ВВН-3 с мощностью на валу N=94 кВт, производительностью 50 м³/мин, остаточным давлением 2000 Па.

5.3 Расчет трубопроводной сети и выбор насоса

5.3.1 Выбор диаметра трубопровода. Определим объемный расход исходного раствора:

40140\* MERGEFORMAT (.)

где G_н– массовый расход раствора, подаваемого на выпаривание, кг/с;

ρ– плотность иходного раствора, кг/м³.

По заданию на проектирование G_н=3 кг/с. Плотность исходного раствора равна ρ=1173 кг/м³. Тогда по формуле (5.13):

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения, равную ω=2 м/с [1] с.16. Тогда диаметр трубопровода равен:

41141\* MERGEFORMAT (.)

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 57 мм, толщиной стенок 3,5 мм. [1] с.16. Внутренний диаметр трубы составит d=50 мм. Фактическая скорость воды в трубе по уравнению:

42142\* MERGEFORMAT (.)

5.3.2 Расчет гидравлического сопротивления трубопровода. Примем, что коррозия трубопровода незначительна. Тогда Δ=0,2 мм (по [1] с.14). Относительная шероховатость труб по [1] с.14:

43143\* MERGEFORMAT (.)

Далее получим:

1/е=250; 560/е=140000; 10/е=2500.

Определим потери на трение и местные сопротивления. Для этого определим число Рейнольдса по уравнению (5.7):

Отсюда следует, что режим автомодельный (т.к. Reбольше 560/е).

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт коэффициента трения λ следует проводить по [1] формула (1.6):

44144\* MERGEFORMAT (.)

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений по формуле:

45145\* MERGEFORMAT (.)

Примем по [1] с.14-15 значения коэффициентов имеющихся местных сопротивлений:

1. вход в трубу (принимаем с острыми краями) ξ₁=0,5;

2. выход из трубы ξ₂=1,1;

3. прямоточный вентиль при диаметре труб 50 мм: ξ₄=0,592;

4. колено под углом 90° при диаметре труб 25 мм: ξ₅=1.

По монтажной схеме, представленной на рисунке 5.3 видно, что число колен равно 6, число вентилей – 2, регулирующий вентиль – 1.

1 – емкость с исходным раствором; 2 – насос; 3 – выпарной аппарат

Рисунок 5.3 – Монтажная схема насоса

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:

Потерю давления определим по [1] формула (1.2):

46146\* MERGEFORMAT (.)

где L– длина трубопровода.

Принимаем длину трубопровода L=30 м. Тогда

5.3.3 Выбор насоса. Находим потребный напор насоса по [1] формула (1.33):

47147\* MERGEFORMAT (.)

где p₁ – давление в емкости, из которой перекачивается исходный раствор, Па;

p₂ – давление в выпарном аппарате, Па;

Н_г – геометрическая высота подъема жидкости, м;

h – суммарные потери напора, м.

Принимаем высоту подъема жидкости равной Н_г=6 м.

Примем, что емкость, из которой перекачивается исходный раствор, находится под атмосферным давлением, т.е. р₁=101325 Па. Давление в выпарном аппаратер₂=19620 Па (примем равным давлению вторичного пара). Потребный напор насоса составляет:

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами.

Полезную мощность насоса определим по [1] формула (1.32):

48148\* MERGEFORMAT (.)

Принимаем , найдем мощность на валу двигателя по [1] уравнение (1.34):

49149\* MERGEFORMAT (.)

где коэффициент полезного действия насоса;

коэффициент полезного действия передачи от электродвигателя к насосу.

Заданным подаче и напору более всего соответствует центробежный секционный насос марки Х8/18, для которого при оптимальных условиях работы Q=5,5·10^-3м/с,Н=10,5 м,. Насос обеспечен электродвигателем номинальной мощностьюN_н=3 кВт. Частота вращения вала[1].