Пример 4

Определить основные параметры центробежного насоса для подачи орошения из рефлюксной емкости на верхнюю тарелку ректификационной колонны АВТ.

При температуре перекачки плотность орошения  = 730 кг/м³, вязкость  = 0,7 мм²/с. Расход орошения g_о = 36 000 кг/ч. Длина всасывающего трубопровода l_вс = 28 м, длина нагнетательной линии l_н = 50 м. Высота уровня продукта в рефлюксной емкости (считая от оси насоса) z₁ = 4 м, высота подачи орошения z₂ = 26 м. Давление в емкости р₁  101,3 кПа, наверху колонны р₂ = 122,5 кПа.

На всасывающем трубопроводе расположены 4 прямоугольных колена, 2 задвижки, 1 тройник, на нагнетательном – 4 колена, 1 задвижка, 1 тройник и 1 клапан для регулирования расхода.

Решение. Объемный расход орошения V = м³/с.

Примем, что скорость во всасывающем трубопроводе равна w_вс = 0,8 м/с. Диаметр трубопровода d_вс = = = 0,148 м.

Находим критерий Рейнольдса: Re_вс = = 169 000.

Если принять, что абсолютная шероховатость стальных труб е  0,2 мм, то величина, обратная относительной шероховатости, d_вс/е = 148/0,2 = 740. По графику в зависимости от Re и d_вс/е находим коэффициент трения: _вс = 0,022.

Коэффициенты местных сопротивлений соответственно равны: для входа в трубу – 0,5; четырех колен – 4*1,1 = 4,4; двух задвижек (открытых) – 2*0,2 = 0,4; одного тройника – 2,5. Следовательно, = 7,8.

Потеря напора в приемной линии рассчитывается по формуле:

h_вс = h_т + = = 0,39 м.

Определяем потерю напора в нагнетательной линии:

d_н = = = 0,094 м;

Re = = 269 000; = 470;  = 0,024.

Коэффициенты местных сопротивлений составляют: для четырех колен – 4*1,1 = 4,4; одной задвижки (открытой) – 0,2; клапана регулирующего – 5; тройника – 2,5; выхода из трубы в колонну (считая слив свободным) – 0.

Просуммируем: = 12,1.

Потери напора в нагнетательной линии:

h_н = = 5,08 м.

Потери напора во всей сети составят:

h = h_вс + h_н = 0,39 + 5,08 = 5,47 м.

Дифференциальный напор насоса в рабочей точке определяют по уравнению: Н = (z₂ – z₁) + + + h.

Пренебрегая скоростным напором , находим:

Н = (26 – 4) + + 5,47 = 30,64 м.

Дифференциальный напор в единицах давления равен:

Р = Нg = 30,64*730*9,81 = 219 400 Па = 219,4 кПа.

Давление р_н в нагнетательном патрубке насоса можно рассчитать по уравнению Бернулли для нагнетательной линии:

z_н + = z₂ + + h_Н-2. (16)

Решая это уравнение относительно р_н и имея в виду, что согласно схеме перекачки z_н  0 и w₂ = w_н, находим:

р_н = р₂ + (z₂ + h_Н-2)g = 122 500 + (26 + 5,08)*730*9,81 = 345 100 Па = 345,1 кПа.

Для определения давления во всасывающем патрубке насоса (р_вс) составляем уравнение Бернулли для всасывающей линии:

z₁ + = z_вс + + h_1-В. (17)

Решая это уравнение относительно р_вс и учитывая, что z_вс = 0 и w  w, получаем:

р_вс = р₁ + (z₁ + h_1-В)g - = 101 300 + (4 - 0,39)*730*9,81 - = 126 900 Па = 126,9 кПа.

Примечания: 1. Давление в нагнетательном патрубке насоса р_н не должно превышать допустимого значения для выбранной марки насоса.

2. Давление во всасывающем патрубке насоса р_вс должно быть выше минимально допустимого, чтобы избежать вскипания и разрыва струи во всасывающей линии.