Определение поверхности теплопередачи выпарных аппаратов
Расчёт полезной разности температур
Выбор конструкционного материала
Распределение полезной разности температур
Определение толщины тепловой изоляции
Расчёт производительности вакуум-насоса
Расчёт насоса для подачи исходной смеси
Расчёт теплообменника-подогревателя
Расчёт конденсатоотводчиков для первого корпуса выпарной установки
Механические расчёты основных узлов и деталей выпарного аппарата
Определение фланцевых соединений и крышек
Расчёт опор аппарата
Навигация
Расчёт насоса для подачи исходной смеси
Расчёт многокорпусной выпарной установки
82811
знаков
25
таблиц
11
изображений
6. Расчёт насоса для подачи исходной смеси
В данной установке необходимо подобрать насос для подачи исходного раствора из ёмкости в теплообменник-подогреватель. Необходимо определить необходимый напор и мощность при заданном расходе жидкости. Далее по этим характеристикам выбираем насос конкретной марки.
а) Выбор трубопровода.
Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 м/с. Тогда диаметр будет определяться по формуле (24):
где Q – расход Na2SO4, равный Q = G/ρ = 3,333/1071 = 0,31 ∙ 10-2 м3/с.
м
Выбираем стальную трубу наружным диаметром 48 мм, толщиной стенки 3 мм. Внутренний диаметр трубы d = 42 мм. Фактическая скорость раствора в трубе:
Примем, что трубопровод стальной, коррозия незначительна.
б) Определение потерь на трение и местные сопротивления.
Находим критерий Рейнольдса:
где ρ = 1071 – плотность раствора Na2SO4 при 20 °С; μ = 0,89 ∙ 10-3 Па – вязкость раствора Na2SO4 при 20 °С.
То есть режим турбулентный. Абсолютную шероховатость трубопровода принимаем Δ = 2 ∙ 10-4 м. Тогда относительная шероховатость трубы определяется по формуле:
(29)
В турбулентном потоке различают 3 зоны, для которых коэффициент теплопроводности λ рассчитывают по разным формулам. Получим:
; 
; 
2100 < Re < 117600 (Re = 113147)
Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт λ следует проводить по формуле:
(30)
Подставив, получим:
Вт/(м×К)
Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений отдельно для всасывающей и нагнетательной линий.
Для всасывающей линии:
1) Вход в трубу (принимаем с острыми краями): ξ1 = 0,5.
2) Прямоточные вентили: для d = 0,03 м ξ = 0,85, для d = 0,05 м ξ = 0,79.
Экстраполяцией находим для d = 0,042 м ξ = 0,814. Так как Re < 3 ∙ 105, следовательно ξ умножаем на коэффициент k = 0,927, получаем ξ2 = 0,75.
3) Отводы: плавный отвод круглого сечения определяют по формуле: ξ = А ∙ В. Коэффициент А зависит от угла φ, на который изменяется направление потока в отводе: φ = 90 °С, следовательно А = 1. Коэффициент В зависит от отношения радиуса поворота трубы Rо к внутреннему диаметру d: Примем 
, так как радиус поворота равен шести диаметрам трубы, следовательно В = 0,09. ξ3 = 1 ∙ 0,09 = 0,09.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:
Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:
(31)
где l и dэ - длина и эквивалентный диаметр трубопровода. Принимаем длину трубопровода на линии всасывания, равной 6 м.
м
Для нагнетательной линии:
1) Отводы под углом 120°: А = 1,17, В = 0,09, ξ1 = А ∙ В = 1,17 ∙ 0,09 = 0,105.
2) Отводы под углом 90°: ξ2 = 0,09 (см. выше).
3) Нормальные вентили: для d = 0,04 м ξ = 4,9, для d = 0,08 м ξ = 4,0. принимаем для d = 0,042 м ξ3 = 4,86.
4) Выход из трубы: ξ3 = 1.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии:
Потерянный напор в нагнетательной линии:
м
Общие потери напора:
м
в) Выбор насоса.
Находим напор насоса по формуле:
(32)
где Р1 – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость; Р2 – давление в аппарате, в который подаётся жидкость; Нг – геометрическая высота подъёма жидкости; hп – суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линии. Примем Нг = 10 м.
м вод. столба
Подобный напор при заданной производительности обеспечивается центробежными насосами. Учитывая, что центробежные насосы широко распространены в промышленности ввиду достаточно высокого к. п. д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.
Полезная мощность насоса определяется по формуле:
(33)
где Q – расход; Н – напор насоса (в метрах столба перекачиваемой жидкости).
кВт
Мощность, которую должен развивать электродвигатель насоса на выходном валу при установившемся режиме работы, находится по формуле:
(34)
где ηн и ηпер – коэффициенты полезного действия соответственно насоса и передачи от электродвигателя к насосу.
К. п. д. передачи зависит от способа передачи усилия. В центробежных насосах обычно вал электродвигателя непосредственно соединяется с валом насоса; в этих случаях ηпер ≈ 1. Если к. п. д. насоса неизвестен можно руководствоваться следующими примерными значениями: при малой и средней подаче ηн = 0,4 – 0,7; при большой подаче ηн = 0,7 – 0,9.
Принимая ηпер = 1 и ηн = 0,6 (для центробежного насоса средней производительности), найдем мощность на валу двигателя по формуле:
кВт
По Приложению 1 устанавливаем, что заданным подаче и напору больше всего соответствует центробежный насос марки Х 45/54, для которого в оптимальных условиях работы Q = 1,25 ∙ 10-2 м3/с; Н = 42 м; ηн = 0,6. Насос обеспечен электродвигателем АО2 – 62 – 2 номинальной мощностью Nн = 13 кВт, ηдв = 0,88. Частота вращения вала n = 48,3 с-1.
г) Определение предельной высоты всасывания.
Рассчитаем запас напора на кавитацию по формуле:
(35)
где n – частота вращения вала.
м
Устанавливая насос в технологической схеме, следует учитывать, что высота всасывания Нвс не может быть больше следующей величины:
(36)
где Рt – давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при температуре 20 °С Рt = 0,0238 ∙ 9,81 ∙ 104 = 2,35 ∙ 103 Па. Примем, что атмосферное давление равно Р1 = 105 Па, а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода.
м
Таким образом, насос может быть установлен на высоте 4,5 м над уровнем жидкости в ёмкости. [1]
Похожие работы
... расхода электрической мощности для перекачивания большого объёма раствора по контуру аппарата. Во-вторых, эти аппараты имеют повышенную металлоёмкость. Учитывая то, что при создании выпарной установки для концентрирования квасного сусла удельные показатели по расходу пара, электроэнергии и охлаждающей воды не должны превышать показателей, приведенных в заявке заказчика, а также специфику работы ...
... этих факторов должно учитываться при технико-экономическом сравнении аппаратов и выборе оптимальной конструкции. Ниже приводятся области преимущественного использования выпарных аппаратов различных типов. Для выпаривания растворов небольшой вязкости ~8 10-3 Па с, без образования кристаллов чаще всего используются вертикальные выпарные аппараты с многократной естественной циркуляцией. Из них ...
... м3/мин Зная объёмную производительность и остаточное давление, по каталогу (7, стр. 188) подбираем вакуум-насос типа ВВН-3 с мощностью на валу N = 6,5 кВт. 7. Расчет и выбор вспомогательного оборудования выпарной установки. 7.1. Конденсатоотводчики. Для отвода конденсата, образующегося при работе теплообменных аппаратов, в зависимости от давления пара, применяют различные виды устройств. ...
... установки – расчет материальных потоков, затрат тепла и энергии, размеров основного аппарата, расчет и выбор вспомогательного оборудования, входящего в технологическую схему установки. Задание на курсовое проектирование Рассчитать и спроектировать трехкорпусную выпарную установку непрерывного действия для концентрирования водного раствора по следующим данным: 1. Производительность установки ...
0 комментариев