Ф едеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Факультет химических технологий

Кафедра промышленной экологии процессов и аппаратов химических производств

РАСЧЕТ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Расчетно-графическая работа

(Вариант 6)

Руководитель:

___________Л.И.Ченцова

(подпись)

__________________________

(оценка, дата)

Разработал:

Студент группы 63-5

___________А.И.Федоткин

(подпись)

__________________________

(дата)

Задание

Подобрать и рассчитать центробежный насос для перемешивания жидкости из емкости Е₁ в ректификационную колонну (КР) через подогреватель (П) кожухотрубчатый. Исходная смесь 20% этанол-вода перекачивается по трубопроводу, выполненному из нержавеющей стали, с незначительной коррозией. На трубопроводе установлена диафрагма (m=0,9), 2 крана, 5 отводов под углом 90⁰ (R₀/d=2,0). Длину трубопровода принять (15-20 м). Высота подъема жидкости Н_г=10 м. В подогревателе вещество нагревается от t_н=20 ⁰С до t_к=t_кип. Давление в колонне атмосферное. Расход жидкости 3.5∙10^-3 м³/с. L_вс=10м и L_наг=20м. Теплообменник кожухотрубчатый двухходовой, число труб n=240, диаметр труб d=25∙2 мм, длина труб l=3м. Р=1.5 ат.

Е- резервуар; Н- насос; Т- теплообменник; КР - колонна ректификационная

Рисунок 1 – Схема установки

Реферат

Основными задачами при расчете насосов является определение необходимого напора и мощности двигателя при заданном расходе жидкости, выбор насоса по каталогам или ГОСТ.

Данная расчетно-графическая работа состоит из 12 страниц машинописного текста, 1 рисунка и 4^х литературных источников.

Содержание

В ведение…………………………………………………………………5

1 Определение диаметра трубопровода………………………………6

2 Расчет потерь на трение и местные сопротивления……………….7

3 Определение гидравлического сопротивления теплообменника…9

4 Определение напора и выбор насоса………………………………10

Заключение……………………………………………………………...11

Список использованных источников………………………………….12

Введение

О сновным типом насоса, применяемого в химической технологии, являются центробежный насос.

Центробежные насосы получили наибольшее распространение в промышленности, что обусловлено простотой устройства, компактностью, высокой производительностью, удобством регулирования и возможностью изготовления из любых материалов. На предприятиях, выпускающих древесностружечные и древесноволокнистые плиты, центробежными насосами перекачивают воду, химикаты, волокнистые суспензии и другие жидкости.

В данной расчетно-графической работе необходимо определить напор и мощность при заданной подаче (расходе) жидкости, перемещаемой насосом. Далее по этим характеристикам выбираем насос конкретной марки.

1 Определение диаметра трубопровода

Д иаметр трубопровода определяется по формуле

d = √ V/0,785∙w , с.16[4] (1)

где V – объемный расход

w – скорость воды во всасывающей и нагнетательной линиях одинаковая и равна 1,3 м/с

d =√ 2.5∙10^-3/0,785∙1,3 = 0,05 м = 50 мм.

Выбираем стандартный диаметр трубопровода 56мм, толщина стенки 3.5мм (Приложение А) [4].

Внутренний диаметр трубопровода равен

d =56– 2∙3.5 =49 мм.

Определим среднюю температуру смеси

t_{кип(этанола)}= 78.3⁰С (с.541[3]); t_{кип(воды)}=100 ⁰С; t_{кип(средняя)}= 89.15⁰С

t_см=(20+89.15)/2=54.575 ⁰С

2 Расчет потерь на трение и местные сопротивления

О пределим режим течения заданной смеси этанол вода

R_e = w∙ρ_см∙d/μ_см , с.17[4] (2)

где μ_см – вязкость смеси жидкости, которая рассчитывается по формуле

μ_см = μ_э ∙ μ_в^(1-х) , с.17[4] (3)

где μ_эи μ_в – динамический коэффициент вязкости веществ, взятые при средней температуре (с.516 [3]), μ_э=0.825мПа∙с =0.825∙10^-3 Па∙с; μ_в = 0,549 мПа∙с = 0,549∙10^-3 Па∙с;

х₁ – мольная доля метанола рассчитывается по формуле

х₁ = х₁∙ М_э (х₁∙ М_э(1- х₁) ∙ М_в) , с.18[4] (4)

где М_э М_в–мольная масса метанол(с.541[3]) и воды,

М_э= 46,07 кг/кмоль; М_в= 18 кг/кмоль;

х₁= 0,2∙46,07/ (0,2∙46,07+(1-0,2) ∙18)= 0,39

μ_см =0,825^0,39 ∙ 0,549^1-0,39) = 0,644∙ 10^-3 Па∙с

Определим плотность веществ по таблице IV [3], при t_см = 54,575 ⁰С.

Ρ_{этанола} = 946 кг/м³;

ρ_{воды при 55 С}= 631,5 кг/м³;

Плотность смеси жидкостей рассчитывается по формуле

1/ρ_см= (х₁/ ρ_э)+((1-х₁)/ ρ_в); с.16[3] (5)

1/ρ_см =(0,2/946)+((1-0,2)/631,5);

ρ_см = 676,59 кг/м³

Подставим найденные значения μ_см и ρ_см в формулу (3), тогда

R_e = (1,3∙656,59∙0,049)/(64,4∙10^-5)=64945.7

Режим течения – турбулентный

Среднее значение шероховатости стенок труб ℓ = 0,2 мм (табл. XII [3]). Относительная шероховатость d_э/ℓ = 49/0,2=245. По графику 1.5 [3] находим значение коэффициента трения λ=0,029.

С умма коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей линии:

∑ ζ _вс= ζ₁+2ζ₂, с.90[3] (6)

где ζ₁ = 0,5 вход в трубу (с острыми краями); ζ₂ = 1 – кран пробочный; (табл. XIII [3]). Тогда

∑ ζ _вс = 0,5+2= 2,5

Потеря давления ∆р равен

∆р =(λL_вс/d+∑ ζ _вс)(ρ_смw /2)=(0,029∙10/0,049+2,5)(676,59∙1,3²/2)= 4812,78 Па с.90[3] (7)

Потери напора на всасывающей линии:

Н_вс= ∆р/(ρg)= 4812,78/(676,59∙9,81)=0.725 м, с.90[3] (8)

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательной линии:

∑ ζ_н= ζ₁+ ζ₂+2ζ₃+5ζ₄ , с.92[3] (9)

где ζ₁ = 1 выход из трубы ; ζ₂ = 0,13 – диафрагма (отверстие) с острыми краями в прямой трубе (m=0,9); ζ₃ = 1 – кран пробочный; ζ₄=А∙В= 1∙0,15=0,15 – отвод под углом 90⁰ (табл. XIII [3]). Тогда

∑ ζ_н = 1+0,13+2+5∙0,15=3,88

Потеря давления ∆р равен

∆р =(λL_наг/d+∑ ζ_н)(ρ_смw /2)=(0,029∙15/0,049+3,88)(676,59∙1,3²/2)= 7293.5 Па

Потери напора на всасывающей линии:

Н_н= ∆р/(ρg)= 7293.5/(676,59∙9,81)= 1,1 м.

Общие потери напора:

Н_п = Н_вс+ Н_н =0,725+1.1=1,824 м. с.91[3] (10)