|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fн.св |
|
V |
S |
к |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
св |
|
|
; |
(4.41) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
S |
к |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
||
|
Fн.св |
|
V |
S |
к |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
|
||
|
|
= |
|
св |
|
|
=V |
|
= 0,74 м |
/м |
|
(см. п. 4.3). |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Fк |
|
|
Sк |
|
|
св |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Тогда при отношении |
|
Fн.св |
|
= 0,74 коэффициент внезапного сужения |
|||||||||||||||
|
|
F |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
к |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при входе в насадкуξ2,4 = 0,8, коэффициент внезапного расширения при выходе из насадкиξ3,5 = 0,8 [9, с. 374–375].
Потеря давления на преодоление местных сопротивлений (два входа и два выхода из насадки) составит:
∆p2, 4,3,5 |
= (2 0,8 +2 0,8) |
0,492 1,63 |
=1 Па. |
|
2 |
||||
|
|
|
По формуле (4.35) определяем потерю давления на преодоление местных сопротивлений в колонне:
∆рмс = 103+1 =104 Па.
Тогда общее гидравлическое сопротивление насадочной колонны по формуле (4.31) будет равно:
∆P = 4399 +104 = 4503 Па.
4.6 Расчет вспомогательного оборудования
4.6.1 Расчет газодувки
Общее давление, развиваемое газодувкой (Р, Па) определяется по формуле:
P =1,05 (П − Рат + ∆р), |
(4.42) |
где Рат = 760 . 133,3 = 101300 Па – атмосферное давление; 1,05 – коэффициент, учитывающий потери давления в подводящих газопроводах (5 %).
P =1,05 (141500 −101325 + 4503)= 46938 Па.
40
Мощность, потребляемая газодувкой, определяется по формуле:
N = |
V P |
, кВт, |
(4.43) |
|
1000 η |
||||
|
|
|
где η – общий КПД газодувки, принимаем η = 0,6.
N = |
1,6 46938 |
=125 кВт. |
|
1000 0,6 |
|
С запасом 30 %, согласно [6, с. 42, таблица 10], подбираем газодувку марки ТВ-50-1,6 со следующими характеристиками: производительность – 1,0 м3/с, давление 60000 Па, n = 48,3 c–1; электродвигатель типа АО2-92-2: мощность – 100 кВт. Устанавливаем две газодувки.
4.6.2 Расчет насосной установки
В соответствии с расчетом и необходимой высотой абсорбционной колонны принимаем следующие исходные данные для расчета насосной установки.
Производительность по абсорбенту – L = 58,5 кгс .
Высота подъема – Н = 16 м (принимается конструктивно). Избыточное давление перед распылителем –
∆ризб = П – Pат = 40 200 Па.
Плотность абсорбента (воды) – ρ = 1000 мкг3 .
Общий КПД насосной установки – η =0,6.
Трубопровод (согласно схеме установки на рисунке 2) имеет два вентиля, четыре колена 90° и общую длину l = 20 м.
|
Скорость жидкости в трубопроводах допускается в пределах от 0,8 до |
|||||||
2,5 |
м |
[8, с. 17]. Принимаем wж = 2 |
м |
. |
|
|||
|
|
|
||||||
|
с |
|
|
|
с |
|
||
|
Тогда диаметр трубопровода по формуле (3.5): |
|||||||
|
|
dтр = |
4 L |
= |
4 58,5 |
=0,193 м или 193 мм. |
||
|
|
|
πρж wж |
3,14 1000 2 |
|
|||
|
Принимаем |
стандартный |
трубопровод [4, Т. 1, с. 98] диаметром |
|||||
dтр = 219 × 6 мм, dвн = 207 мм. |
|
|
|
|
||||
41
Уточняем скорость движения жидкости:
w |
= |
4 L |
= |
4 58,5 |
=1,74 |
м |
. |
πρdвн2 |
3,14 1000 0,2072 |
|
|||||
ж |
|
|
с |
||||
Давление, развиваемое насосом, определяется по формуле [8, с. 21]:
∆P = ∆Pск + ∆Pтр+ мс + ∆Pпод + ∆Pизб, |
(4.44) |
где ∆Pск – затраты на создание скорости потока в трубопроводе, Па; ∆Pтр+ мс – потеря давления на преодоление местных сопротивлений и тре-
ния, Па; ∆Pпод – затрата давления на подъем жидкости, Па; ∆Pизб – избыточное давление перед распылителем, Па.
Затраты на создание скорости потока в трубопроводе определяется по формуле:
∆pск = |
|
w2ж |
ρ |
ж |
, Па. |
(4.45) |
|
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
∆pск = |
1,74 |
2 1000 |
=1514 |
Па. |
|||
|
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
Потеря давления на преодоление местных сопротивлений и трения определяется по формуле:
|
|
|
l |
|
|
|
|
|
∆P |
= 1 |
+ λ |
+ ∑ξ |
|
∆P , |
(4.46) |
||
|
||||||||
тр+ мс |
|
|
dвн |
|
i |
ск |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где λ = 0,02 – коэффициент трения, определяется по [8, с. 22, рисунок 1.5]; ξi – коэффициенты местных сопротивлений, определяются по [8, с. 520–
522, таблица XIII] согласно схеме установки на рисунке 2. Значения коэффициентов местных сопротивлений заносим в таблицу 2.
Определим режим движения воды:
Re тр |
= |
0,207 1,74 1000 |
= 4,5 105 , |
|
0,8 10−3 |
||||
|
|
|
где µв = 0,8.10–3 Па .с – коэффициент динамической вязкости воды при 35 ºС, согласно [8, с. 556, рисунок V].
42
При отношении dтр/е = 0,207/0,0002 = 1035 и Reтр =4,5 105 [8, с. 22,
рисунок 1.5] коэффициент сопротивления трения будет равен: λ = 0,02. Значения коэффициентов местных сопротивлений, взятые из [8, с. 520–522, таблица XIII], сведены в таблицу 9. Отношение площадей водопровода и
колонны составит: |
Fтр |
|
0,785 |
0,207 |
2 |
|
|
|
|
= |
|
2,22 |
= 0,0089. |
|
|
||
Fк |
0,785 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
|
Таблица 2 – Значения коэффициентов местных сопротивлений |
|
||||||
|
|
|||||||
|
водопровода |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вид местного сопротивления |
∑ξi |
|
|||||
|
Вход в трубу с острыми краями |
0,5 |
|
|||||
|
Выход из трубы |
|
|
|
1,0 |
|
||
|
Вентиль нормальный ξ = 5,3 |
|
2 . 5,3 = 10,6 |
|
||||
|
Отвод (при φ = 90º и R0/dтр = 0,207/0,207 = 1,0) |
4 . 0,21 = 0,84 |
|
|||||
|
ξ = А В = 1,0 . 0,21 = 0,21 |
|
|
|
|
|||
|
Внезапное расширение |
|
|
1,0 |
|
|||
|
Внезапное сужение |
|
|
0,5 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Всего |
14,44 |
|
Тогда потеря давления на преодоление местных сопротивлений и трения составит:
∆P |
|
|
|
20 |
|
|
|
|
Па. |
|
= 1 |
+ 0,02 |
|
|
+14,44 |
|
1514 |
= 26302 |
|||
0,207 |
||||||||||
тр+ мс |
|
|
|
|
|
|
|
|
Затрата давления на подъем жидкости определяются по формуле:
∆Pпод =ρж g H , Па, |
(4.47) |
где Н = 16 м – высота подъема.
∆Pпод =1000 9,81 16 =156960 Па.
Тогда давление, развиваемое насосом, будет равно (по формуле (4.44))
∆р =1514 +26302 +159960 +40 200 = 224976 Па.
Определяем мощность, потребляемую двигателем насоса, по формуле
(4.43):
43
N = |
Vж ∆р |
= |
0,0585 224976 |
= 22 кВт. |
|
1000 η |
1000 0,6 |
||||
|
|
|
Устанавливаем центробежный насос [6, с. 38] марки Х280/29 со следующими характеристиками: производительность V = 8 . 10–2 м3/с (расчет-
ная 5,85 . 10–2 м3/с); напор H = 21÷29 м вод. ст. (расчетная 22,9 м вод. ст.);
число оборотов n = 24,15 с–1; ηн = 0,78; тип электродвигателя АО2-81-4: мощность двигателя NД = 40 кВт.
44