Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО "Сибирский государственный технологический университет"

Кафедра промышленной экологии, процессов и аппаратов химической технологии

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

Пояснительная записка

(ИТ.066051.4.ПЗ)

Руководитель:

Ченцова Л.И.

_________

(подпись)

___________________

(оценка) (дата)

Разработала:

Студентка группы 63-5

Кривошеева К.В.

_________________

(дата сдачи) (подпись)

Красноярск

Задание

Подобрать насос для перекачивания жидкости (далее) при температуре 200С из открытой емкости в аппарат, работающим под избыточным давлением 0,8 атм. Расход жидкости Q=90 м3/ч. Геометрическая высота подъема жидкости Hг=22 м. Длина трубопровода на линии всасывания L м, нагнетания 15 м. На трубопроводе установлена диафрагма (m=0,5), 5 отводов под углом 130 (R0/d=2,0), 2 задвижки. Трубы стальные с незначительной коррозией.

Теплообменный аппарат имеет общее число труб n = 205, их длина 4 м и диаметр 25*2 мм, число ходов z = 2. Требуется рассчитать диаметр трубопровода, и подобрать насос (рисунок 1).

Схема установки:

Е-резервуар, Н-насос, Т-теплообменник, КР- колонна ректификационная.

Рисунок 1 – Схема установки

Исходные данные для расчета

Параметры: смесь: 20% хлороформ-бензол

Расход Q,м3/ч 90

ТемператураtН, 0С 16

Температура tК, 0С 85

Высота подъема Hг, м 22

Длина трубопровода на линии нагнетания L, м 15

Содержание

Задание………………………………………………..…………………………...2

Содержание………………………………………………………………………..3

Введение……………………………………………………………………….…..4

Технологические расчеты………………………………………………………...5

Заключение……...……………………………………………………….….……10

Список используемой литературы……………………………………….….….11

Введение

В данной расчетно-графической работе мы подбираем насос для перекачивания жидкости.

Наиболее широкое применение в химической промышленности получили:

лопастные:

центробежные;

вихревые;

Объемные:

поршневые;

плунжерные;

шестеренчатые;

винтовые и др. насосы.

Основными задачами при расчете насосов являются определение необходимого напора и мощности двигателя при заданном расходе жидкости, выбор насоса по каталогам или ГОСТ с учетом свойств перемещаемой жидкости.

Технологические расчеты.

Определение диаметра трубопровода.

Диаметр трубопровода определяется по формуле:

dтр=√(V/(0,785*w))

где V - объемный расход, м3/с;

w – скорость жидкости в напорных трубопроводах, м/с.

Уравнение, связывающее объемный и весовой расходы, имеет вид:

V=G/ρ

где G – весовой расход, кг/с;

ρ – плотность, кг/м3.

tсм=(tн +tк)/2=(16+85)/2=50,5^оС

Далее определяем плотность веществ по таблице 4 [5], при tсм=50⁰С.

ρ_{хлороформ} при 50^оС=(1450+1411)/2=1430,5 кг/м³;

ρ_бензол при 50^оС =(858+836)/2=847 кг/м³.

Плотность смеси жидкости рассчитывается по формуле:

1/ρ_см =(X₁) /ρ_в +((1-(X₁) ̅))/ρ_т

где ρ_см – плотность смеси, кг/м3;

ρ_х – плотность хлороформ, кг/м3;

ρ_б – плотность бензола, кг/м3;

(X₁) ̅- весовая доля, равная по заданию (X₁)= 0,2

1/ρ_см =0,2/1430,5+((1-0,2))/847=922,08 кг/м3,

По таблице 1.1 [5] принимаем скорость жидкости в напорных трубопроводах w=1,5 м/с.

dтр=√(V/(0,785*w));

Так как V – объемный расход, нам дан в м³/ч, то прежде чем рассчитывать диаметр надо перевести часы в секунды:

V=90м³/ч =90/3600=0,025 м³/с,

dтр=√(0,025/(0,785*1,5))≈0,0212м=212мм.

Выбираем стандартный диаметр трубопровода 212 мм, толщина стенки 6 мм. (Приложение А).

Внутренний диаметр трубопровода равен:

d=219-2*6=207мм.

Поскольку внутренний диаметр близок к стандартному, то скорость оставляем выбранную w = 1,5 м/с.

Определение гидравлического сопротивления трубопровода.

Определяем режим течения воды по формуле:

Re=(w*ρ*d)/µ,

где µ - вязкость смеси жидкости, которая рассчитывается по формуле:

µ=µ_х^X1*µ_б^(1-X1),

где µ_х, µ_б – динамические коэффициенты вязкости веществ,

взятые при средней температуре (с.516[5]),

µ_б = 0,436 мПа*с = 0,436*10^-3 Па*с;

µ_х = 0,426 мПа*с = 0,426*10^-3 Па*с.

x₁ – мольная доля хлороформа, которая рассчитывается по формуле:

x₁=((x₁)*М_х)/((x₁)*М_х+(1-(x₁))*M_б),

где М_х, М_б – мольная масса хлороформа и бенола (с.541 [5]);

М_х = 119кг/кмоль; М_б=78 кг/кмоль;

x₁=(0,2*119)/(0,2*119+(1-0,2)*78)=0,276,

µ=0,426^0,276*0,436^0,724=0,433*10^-3 Па*с,

Re=

Так как критерий Рейнольдса >10000, то можно сделать вывод о том, что режим течения жидкости – турбулентный.

Потери напора в трубопроводе рассчитываем по формуле:

h=(1+λ*L/d+∑ξ_мс)*w²/(2*g),

где λ – коэффициент трения;

∑ξ_мс – сумма коэффициентов местных сопротивлений в трубопроводе.

λ = f(Re*d/e),

где e – величина шероховатости, е = 0,2 мм.

Отношение d/e=207/0,2=1035.

По рисунку 1.5 [5] определяем λ = 0,0198.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений в трубопроводе определяется по формуле:

∑ξмс=ξ1*n1+ξ2*n2+ξ3*n3,

где ξ – коэффициент местного сопротивления (таблица 13 [5]);

n – число местных сопротивлений.

Так как модуль диафрагмы m равен 0,5, то коэффициент местного сопротивления диафрагмы ξд=4,00;

Коэффициент местного сопротивления задвижки ξзадв=0,25;

Коэффициент местного сопротивления отводов ξотв=0,18.

Сумма коэффициентов местного сопротивления равна:

∑ξмс=4,00+2*0,25+5*0,18=5,4.

Потерянный напор равен:

h= м.

Определение гидравлического сопротивления теплообменника.

Скорость жидкости в трубах теплообменника рассчитываются по формуле:

Wтр=V/(0,785*d_в²*n),м/с,

где n – общее число труб;

dв – внутренний диаметр теплообменника, равный dв = 21 мм.

n = n_труб/z,

где z – число ходов;

n = 205/2=102,5;

Wтр= м/с;

Re =

Принимаем шероховатость стенки трубы с незначительной коррозией

e = 0,2 мм, тогда:

d/e=21/0,2=105

По рисунку 1.5 [5] определяем коэффициент трения λ = 0,039. Потеря давления ∆p равна:

∆p = λ*(n*L)/d*(w²*ρ)/2+∑ξ*(w²*ρ)/2,

где L – длина трубы теплообменника;

d – диаметр труб;

w – скорость жидкости в трубах теплообменника;

z – число ходов;

∑ξ – сумма коэффициентов местного сопротивления в теплообменнике.

∆p = Па

Напор в теплообменнике равен:

h_тепл = ∆р/(ρ*g)=4615/(922,08*9,81)=0,511 м.

Определение напора и выбор насоса.

Общий напор установки определяется по формуле:

Н = h_геом+(P₁-P_o)/(ρ*g)+h+h_тепл,

где Ро=1 атм = 9,8*10⁴Па≈10⁵Па;

Р1=0,8 ат = 0,8*10⁵Па;

hгеом=22 м. (по заданию).

Н = м

Устанавливаем центробежный насос марки Х90/33,для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=2,5*10^-2, напор Н=21.21м, КПД насоса η_Н = 0,7. Насос снабжен двигателем АО2-62-2 номинальной мощности N_Н=17кВт, η_л = 0,88, частота вращения вала n=48,3об/с

.

Рассчитываем потребляемую мощность насоса по формуле:

N = (V*H*g*ρ)/(1000*η_H),

N = кВт.

Заключение

Таким образом, в данной расчетно-графической работе, мы рассчитали необходимый диаметр трубопровода, рассчитали напоры в трубопроводе и подобрали насос по рассчитанным данным. Также мы устанавили центробежный насос марки Х90/33,для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=2,5*10^-2, напор Н=21.21м, КПД насоса η_Н = 0,7. Насос снабжен двигателем АО2-62-2 номинальной мощности N_Н=17кВт, η_л = 0,88, частота вращения вала n=48,3об/с.Данный насос потребляет мощность равную N = 6,85 кВт.

Список используемой литературы

1. Павлов К.Ф., Романков П,Г., Носков А.А. «Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии».Учебное пособие для вузов. Под редакцией чл.-корр. АН Россис П.Г.Романкова.-11-е изд., стереотипое. Перепечатка с изд. 1987 г. – М.: ООО «РусМедиаКонсалт», 2004. – 576с.

2. Товбис М.С., Никуличева Т.И. «Органическая химия». Курс лекций для химико-технологических специальостей. – Крсноярск: СибГТУ, 2001.-80 с.

3. Ченцова Л.И., Шайхутдинова М.К., Ушанова В.М. «Процессы и аппараты химической технологии: Учебное пособие к самостоятельной работе студентов. – Кррасноярск: СибГТУ, 2006. – 262 с.

Дата добавления: 2015-09-30