4.4. Расчет и выбор насосов

Для выбора насосов по каталогу необходимо рассчитать его объемную производительность и сопротивление сети, на которую работает насос.

Объемная производительность равна:

Q = G/ρ,

где G – массовый расход раствора, перекачиваемого насосом, кг/с,

ρ – плотность этого раствора, кг/м³.

Величины G и ρ для каждого рассчитываемого насоса имеют свое численное значение, которое определяют по месту расположения насоса на схеме установки.

Насос на линии подачи исходного раствора.

Для сульфитного щелока плотность рассчитывается по формуле [1]:

ρ = А(1+0.0052*х_н),

где

А = 1002.8 – 0.15545∙t_н – 0.0028842∙t_н² = 1002.8 – 0.15545*15 –

– 0.0028842*15² = 999.819

ρ = 999.819 (1+0.0052*15) = 1077.80 кг/м³

Q = 15.83/1077.80 = 0.01469 м³/с

Сопротивление сети Н_с, на которую работает насос, рассчитывают по формуле:

P₂-P₁

Н_с = --------+ Н_г + h_n;

ρg

где

P₁ – атмосферное давление, т.к в баке исходного растворе атмосферное давление, Па;

P₂ – давление в аппарате, в который подается раствор, т.к. оно меньше атмосферного, то принимаем его равным атмосферному, Р₂ = Р₁, ориентируясь на наиболее плохие условия работы насоса в период пуска установки в работу или при промывке труб аппарата, когда в аппарате тоже атмосферное давление, Па;

ρ – плотность воды, кг/м³;

Н_г – геометрическая высота подъема жидкости, м;

h_n - гидравлические потери во всасывающем и нагнетательном трубопроводе, в которые включены и гидравлические сопротивления теплообменника, установленного на линии нагнетания, м.

Н_с = 20 + 3,06 = 23.06

По рассчитанным значениям объемной производительности и сопротивлений сети выбираем центробежный насос марки Х45/21:

Q = 5.5∙10^-3 м³/с

Н = 21 м;

n = 48.3 с^-1

4.5 Расчёт основных трубопроводов

К основным относят трубопроводы для подачи в аппарат греющего пара и раствора и для отвода из аппарата сокового пара, упаренного раствора и конденсата.

При расчёте из уравнения массового расхода необходимо определить диаметры трубопроводов:

d = √G/(0.785∙ρ∙ω),

где G – массовый расход жидкости или пара, кг/с;

ρ – плотность жидкости или пара, кг/м³;

ω – скорость жидкости или пара по трубопроводу, м/с.

Расчет диаметров провожу для указанных трубопроводов, выбирая аппараты, в которых по раствору будут наибольшие массовые расходы, а по пару - наименьшие значения плотности , то есть рассчитываю диаметры для входа раствора в аппарат и выхода из него по аппарату, в который поступает исходный раствор, а диаметры для подачи греющего пара и для отвода сокового пара и конденсата по последнему корпусу установки.

Массовые расходы раствора, конденсата и пара определяют для указанных аппаратов в соответствии со схемой установки. Плотность пара находим по таблице свойств насыщенного водяного пара [2] при соответствующих температурах греющего и сокового пара последнего корпуса. Плотность конденсата берём из таблицы физических свойств воды (на линии насыщения) [2]. Значение скорости принимают в соответствии с учебным пособием [2].

Наибольшие массовые расходы в первом корпусе, поэтому расчет диаметров трубопроводов по раствору проводим по первому корпусу.

Наименьшие значения плотности в третьем корпусе, поэтому расчет диаметров трубопроводов по пару проводим по третьему корпусу.

ω₁ =2,5м/с для раствора

p= А(1+0,0052∙x_н)

А = 1002,8 – 0,15545∙t_н – 0,0028842∙t_н² = 986.459

p = 986.459 (1 + 0,0052∙13) = 1053,144кг/м³

d=√15.83/(0,785*1053,144 *2,5) = 0,0875 м

Расчет диаметра труб для отвода конденсата по третьему корпусу

G_к = D_3к = D_3г = W₂ = 6,003

ω_к =2.5м/с

ρ_к = 980.82 кг/м³ (при t_k = 64.413°С )

d=√24,167/(0.785*960.69 *2.5)=0,113 м

Расчет диаметра труб для подвода греющего пара по третьему корпусу.

ρ_ГП = 1064.136 кг/м³ (при t_Г = 73.32058°С )

ω_ГП =40 м/с

d=√15.83/(0,785*1064.136 *40)=0.022 м

Расчет диаметра труб для отвода сокового пара.

p_ГП = 981.175/м³ (при t_k = 62.13°С )

ω_ГП = 40 м/с

d=√15.83/(0,785*981.175*40)=0,023м

По рассчитанным значениям диаметров выбираем трубопроводы по ГОСТам, данные заносим в Таблицу № 15.

Таблица № 15.

Параметры	Для подачи раствора	Для отвода раствора	Для отвода конденсата	Для подачи греющего пара	Для отвода сокового пара
Наружный диаметр трубы , мм	87	87	113	22	23
Толщина стенки , мм	4	4	4	2	2