1 семестр - Гидродинамика / Курсовая работа / Расчет насоса - Бородкин - вариант 1 - Kingmidas - 2005 / курсовая

Российский химико-технологический Университет им. Д.И.Менделеева

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Курсовая работа

Расчет гидравлического сопротивления сети и подбор насоса

Вариант 1

Выполнил:

Проверил: Бородкин А.Г.

Москва 2004

Принципиальная последовательность проведения расчетов:

1. Расчет скоростей

2. Расчет критериев Рейнольдса

3. Расчет потерянного напора

4. Расчет давления в реакторе

5. Расчет параметров насоса

Все этапы вычислений проводятся последовательно для каждой части всей технологической схемы. При этом принимаются следующие условные обозначения:

Т1 - трубопровод на участке «ёмкость-реактор»;

Т1-1 - всасывающая часть трубопровода;

Т1-2 - нагнетательная часть трубопровода;

Т2 - трубопровод на участке «реактор-теплообменник»;

ТО - теплообменник;

Т3 - трубопровод на участке «теплообменник-колонна».

СХЕМА:

Исходные данные:

Жидкость - бутанол m_1-1 = 8 G₂ = 17 т/час L_T = 4 м d_{0, 3} = 41,1 мм

Р₁ = 1,0 ат O_1-2 = 56х3,5 мм t₂ = 40°C N_T = 56 m₃ = 6

G₁ = 12 т/час l_1-2 = 52 м H₂ = 2,2 м k_T = 2 Р₃ = 1,2 ата

t₁ = 20°C D_{у 1-2} = 40 мм O₂ = 77х6 мм t₃ = 80°C

H₁ = 8,3 м n_1-2 = 3 l₂ = 41 м H₃ = 1,8 м

О_1-1 = 76х4 мм ξ_min = 7,0 D_у,2 = 80 мм O₃ = 77х6 мм

l_1-1 = 90 м d_{0, 1} = 26,8 мм n₂ = 3 l₃ = 131 м

D_{у 1-1} = 80 мм m_1-2 = 10 m_2-1 = 4 D_у,3 = 80 мм

n_1-1 = 2 w = 2900 об/мин m_2-2 = 2 n₃ = 2

1. Расчет скоростей ω_³:

а) Т_1-1:

ρ₂₀ (бутанол) = 810 кг/м³

б) Т_1-2:

ρ₂₀ (бутанол) = 810 кг/м³

в) Т₂:

ρ₄₀ (бутанол) = 795 кг/м³

г) ТО:

ρ₆₀ (бутанол) = 781 кг/м³

д) Т₃:

; ρ₈₀ (бутанол) = 766 кг/м³

2. Расчет критериев Рейнольдса Re_i

- для круглых сечений

а) Т_1-1:

Па∙с

б) Т_1-2:

Па∙с

в) Т₂:

Па∙с

г) ТО:

Па∙с

д) Т₃:

Па∙с

На всех участках (кроме теплообменника) режим течения жидкости турбулентный

(Re >> 2300)

3. Расчет потерь на местные сопротивления: ∑ξмс

а) Т_1-1:

• вход ξ = 0,5 (с острыми краями)

• задвижки (D = 80 ; n = 2): ξ = 0,5 · 2 = 1

• отводы (90° ; R₀/d = 1 ; m = 8): ξ = (1 · 0.21) · 8 = 1,68

б) Т_1-2:

• вентили нормальные (D = 40 ; n = 3): ξ = 4,9 · 3 = 14,7

• вентиль прямоточный: ξ = 7

• диафрагма d_0,1 = 26,8 мм => ξ = 18,2

• отводы (90° ; R₀/d = 1 ; m = 10): ξ = (1 · 0.21) · 10 = 2,1

в) Т₂:

• вход: ξ = 0,5

• вентили нормальные (D = 80 ; n = 3): ξ = 4 · 3 = 12

• отводы (90° ; R₀/d = 1 ; m = 4): ξ = (1 · 0,21) · 4 = 0,84

• отводы (90° ; R₀/d = 2 ; n = 2): ξ = (1 · 0,15) · 2 = 0,3

г) ТО:

• вход: ξ = 1,5

• выход: ξ = 1,5

• вход + выход в трубу: ξ = 2 · k_T = 2 · 2 = 4

• поворот на 180°: ξ = 2,5(k_T - 1) = 2,5(2 - 1) = 2,5

д) Т₃:

• вентили нормальные (D = 80 ; n = 2): ξ = 4 · 2 = 8

• диафрагма d_0,3 = 41,1 мм => ξ = 8,25

• отводы (90° ; R₀/d = 2 ; n = 6): ξ = (1 · 0,15) · 6 = 0,9

4. Расчет потерь на трение: ∑ξтр

, где λ- коэффициент трения;

- (для турбулентного течения), где

- относительная шероховатость

l - длина трубопровода

d - внутренний диаметр трубопровода

- средняя абсолютная шероховатость

Re - значения критерия Рейнольдса

а) Т_1-1:

мм ; Re = 20886 ; м ; м

б) Т_1-2:

мм ; Re = 29330 ; м ; м

в) Т₂:

мм (очень мала); Re = 51965 ; м ; м

г) ТО:

мм ; Re = 8920 ; м ; м

д) Т₃:

мм (очень мала); Re = 121199 ; м ; м

5. Расчет общего потерянного напора на разных частях технологической схемы:

а) Т_1-1:

кПа

б) Т_1-2:

кПа

в) Т₂:

кПа

г) ТО:

д) Т₃:

кПа

6. Расчет давления в реакторе: Р_реакт

Для расчета давления в реакторе используем уравнение Бернулли:

Для данной схемы оно имеет вид:

;

кПа

кПа

;

(т.к. из-за большого диаметра ёмкости реактора скорость изменения уровня жидкости в нем очень мала.)

кПа

кПа

7. Расчет параметров насоса.

а) Расчет напора насоса: Н

,

где - геометрическая высота подачи: м

м

б) Полезная мощность насоса:

, кВт; ;

кВт

в) Высота установки насоса:

; ; ;

, где → давление насыщенного пара

(очень мало, можем пренебречь)

м

г) Выбор насоса:

Основные характеристики насоса (рассчитаны выше)

м

кВт

Данным параметрам удовлетворяет следующий тип насоса:

Х20/53

д) Расчет реальной потребляемой мощности

кВт