Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет химических технологий

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Расчетная работа

РАСЧЕТ ВЕНТИЛЯТОРА

Руководитель:

__________Шайхутдинова М.К.

(подпись)

____________________________

(оценка, дата)

Разработал:

студент группы 63-4

_______________Косырев И.С.

(подпись)

____________________________

(дата)

Задание

В адсорбере непрерывного действия производится очистка газа от примесей при атмосферном давлении.

Расход газа V_c (при нормальных условиях), его начальная температура to. В циклоне газ предварительно обеспыливается и затем охлаждается в теплообменнике до температуры t₁. После адсорбера газ поступает в газохранилище, где поддерживается избыточное давление ∆р.

Колонный насадочный адсорбер имеет диаметр D и высоту слоя насадки Н, плотность орошения насадки Г, м³ /м² с. Тип насадки - гравий круглый d=42 мм. Наибольший по протяженности участок гидравлической сети от адсорбера до газохранилища имеет длину L₁. Длина участка от теплообменника до адсорбера L₂=25 м и от начала трубопровода до теплообменника L₃=50 м. На трубопроводе имеются: нормальная диафрагма с модулем m; n₁ задвижек и п₂ плавных поворотов на 90 (Ro/_dтp=4). Теплообменник кожухотрубчатый с трубами 25x2 мм и длиной l; диаметр кожуха D_K и внутренний диаметр штуцеров d_ш.

Рассчитать значение оптимального диаметра трубопровода (по участку наибольшей длины) и подобрать вентилятор, обеспечивающий данный расход газа.

Таблица 1.- Исходные данные к заданию

Очищаемый газ	V, м^3/с	t1, °C	t0, °C	D,м	Н,м	г, м^3/м^2·с	L1, м	m	n1	n2	Тип насадки	Dк, м	L, м	dш, мм
Этилен	1,6	25	140	2	3	0,004	100	0,4	4	10	гравий круглый d=42мм	800	9	259

Содержание

Задание………………………………………………………..………2

Реферат…………………………………………………………..……4

Введение…………………………………………………………..…..5

Технологические расчеты…………………………………………....6

Определение значения плотности и коэффициента динамической вязкости воздуха……………………………………………………...6

Определение диаметра трубопровода………………………………7

Определение общего гидравлического сопротивления цепи……..8

Определение потерь во всей установке………………………….…9

Приложение……………………………………………………….…11

Заключение……………………………………………………….….12

Библиографический список………………………………………...13

Реферат

В данной работе рассматривается установка для перемещения этилена. В результате произведенного расчета подобран вентилятор высокого давления и газодувка ТВ-150-1,12.

Введение

На предприятиях химической промышленности подвергаются переработке значительные количества газов и смесей. Проведение многих химических процессов в газовой фазе при давлении

Машины, предназначенные для перемещения и сжатия газов, называют компрессорными машинами.

В зависимости от степени сжатия различают следующие типы компрессорных машин:

1) вентиляторы – для перемещения больших количеств газов;

2) газодувки – для перемещения газов при относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети

3) компрессоры – для создания высоких давлений;

4) вакуум – насосы- для отсасывания газов при давлении ниже атмосферного.

Вентиляторы. Вентиляторами называют компрессорные машины, применяемые для перемещения больших количеств различных газов при избыточном давлении не более 15000 Па. По конструкции вентиляторы делятся на центробежные и осевые

По развиваемому давлению вентиляторы подразделяются на три группы:

- низкого давления (до 1000 Па);

- среднего давления (от 1000 до 3000 Па);

-высокого давления (от 3000 до 15000 Па).

Центробежные вентиляторы применяются для подачи газа при среднем и высоком давлениях; реже – при низких давлениях; осевые вентиляторы обычно служат для перемещения больших масс газа при низких давлениях.

Технологические расчеты

1. Определение значения плотности и коэффициента динамической вязкости воздуха

Плотность газа при заданных температурах определяется по формуле:

Где

- плотность газа при нормальных условиях, кг/м³;

Р - давление газа, Па;

Т - температура, К.

Плотность газа при средней температуре газа, равной:

⁰С

кг/м³

Коэффициент динамической вязкости рассчитывается по формуле

где μ₀ - вязкость газа при 0°С (таблица IV [3]);

C - постоянная Сатерленда (таблица IV [3]);

Па·С;

2. Определение диаметра трубопровода

Диаметр трубопровода для участка гидравлической сети от реактора до теплообменника определяем исходя из уравнения объемного расхода

Объемный расход газа при рабочих условиях:

м³/с

Диаметр трубопровода определяется по формуле:

где V - объемный расход газа;

w-скорость потоков газа.

Принимаем скорость газа 18 м/с, тогда

м.

Выбираем трубопровод наружным диаметром 0,426 м и толщиной стенки 10 мм. Тогда внутренний диаметр d=0,406 м. Фактическая скорость в

трубе:

w= 2,15/0,785·0,406² = 16,6 м/с.

Вентилятор выбирается по требуемой объемной производительности вентилятора и общему сопротивлению всей системы Δр, включающему сопротивление трубопроводов и сопротивление всех предыдущих аппаратов.

3. Определение общего гидравлического сопротивления цепи

Общее сопротивление всей системы H определяется по уравнению:

где - сопротивление в трубопроводе;

- сопротивление циклона;

- сопротивление теплообменника;

- сопротивление адсорбера.

где - общий коэффициент сопротивления

L - длина трубопровода, м;

- скорость газа, м/с;

d- диаметр трубопровода, м;

- местный коэффициент сопротивления;

ρ- плотность газа, м³/кг.

Критерий Рейнольдса определяем по формуле:

3.1. Для первого участка (от адсорбера до газохранилища):

Re - 16,6-0,406-0,93/10,7^-6 = 626783

Среднее значение шероховатости стенок труб примем е=0,2 мм,(таблица 12[3])

тогда d/e = 406/0,2=2030. По номограмме 1.5[3] определяем λ=0,0185.

Определим коэффициенты местных сопротивлений:

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

1. задвижки: ζ₁⁼0,15;

2. выход из трубы ζ₂=1

∑ζ= 4-0,15+1 = 1,6

Δр_тр1 = (0,0185-100/0,406+1,6)-0,93-16,6²/2 = 789 Па

3.2 Для второго участка (от теплообменника до адсорбера):

Re = 16,6-0,406-0,93/0,010-10,7^-6= 626783

По номограмме определяем λ=0,0185.

Определим коэффициенты местных сопротивлений:

плавный поворот на 90° (Ro/dr_P=4): ζ₃=0,11

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

∑ζ=10·0,11=1,1

Δр_тр2 = (0,0185-25/0,406+1,1)·0,93·16,6²/2 = 287 Па

3.3. Для третьего участка (до теплообменника):

Re=16,6-0,406-0,93/0,013-10,7^-6- 482141

По номограмме определяем λ =0,0185.

Определим коэффициенты местных сопротивлений:

1. вход в трубу: ζ₄=0,5;

2. диафрагма с модулем 0,4 ζ₅=8,25;

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

∑ζ = 0,5+8,25 = 8,75

Δр_тр3= (0,0185-50/0,406+8,75)·0,93·16,6²/2 = 1413 Па

Гидравлическое сопротивление циклона определяется по формуле:

600 < ΔР_ц/р < 800

ΔР_ц=700-р

ΔР_Ц-700-0,93-651 Па

Сопротивление межтрубного пространства теплообменника определяется по формуле:

где m - число труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, принимаем m=9;

n - число труб; х - число сегментных перегородок, х=0;

- скорость газа в межтрубном пространстве, м/c;

- скорость газа в штуцере, м/с.

Скорости ≈ .

Рассчитаем скорость газа в штуцере:

=V_cp/0,785d²=2,15/0,785-0,259²=40,83M/c.

Рассчитаем критерий Рейнольдса газа:

Re_м.тр=40,83-0,259-0,93/0,013-10,7^-6 = 756517

Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства равно:

=4651 Па

Гидравлическое сопротивление адсорбера определяется по формуле:

где Н - высота слоя насадки, м;

d_э - эквивалентный диаметр, м;

ω_г - скорость газа в адсорбере, м/с;

λ - коэффициент сопротивления насадки;

Г - плотность орошения, м³ /м²с.

Скорость воздуха в адсорбере равна

ω_г=V_cp/0,785D² V_CB =2,15/0,785-2²-0,78=0,88 м/с

Re= 0,88-0,042-0,93/0,013-10,7^-6 = 2644

Так как Re>40, то коэффициент сопротивления рассчитываем по формуле:

Па

Па

4. Определение потерь во всей установке

Гидравлическое сопротивление всей установке определяется по формуле

Полезная мощность:

N_п = 2,15-8263 = 17765 Вт

N = N_n/η_дв,

N = 13740/0,88 = 15614 Вт = 15,61 кВт.

По рассчитанной величине и объемной производительности V=2,15 м³/с выбираем газодувку ТВ-150-1,12 с производительностью 2,50 м³/с, pgH 12000 Па, , электродвигатель АО2-82-2 с мощностью 55 кВт, η_дв 0,88.

Приложение

Рис 1.1 Схема установки

Ц- циклон; Т- теплообменник; Ад- адсорбер; ГХ- газохранилище; В-вентилятор; З-задвижки; Д- диафрагма.

Рис 1.2 Схема турбогазодувки:

1-корпус; 2- рабочее колесо; 3- направляющий аппарат; 4- всасывающий патрубок;

5- нагнетательный патрубок.