Расчет трубопровода и центробежного насоса

Расчет трубопровода и центробежного насоса

Введение

Рассчитать трубопровод, подобрать марку центробежного насоса и отрегулировать его работу на сеть в схеме циркуляционной мойки резервуаров и трубопроводов.

Вода насосом 1 перекачивается из резервуара 2 через теплообменник 3 в стерилизующий аппарат 4. В теплообменнике вода нагревается от t_н до t_k насыщенным водяным паром. Давление воды в моечной головке р_к. Расход воды Q. Вода передается по трубопроводу длиной l=l_вс + l_н. Длина трубопровода от насоса до теплообменника l^’_н, высота подпора h_вс, максимальная высота подъема Н. Значения V, H, h_вс, l_вс, l_н, l^’_н выбрать по таблице 18. Значения t_н, t_k, р_к, обозначение теплообменника выбрать по таблиц 19. [1]

Q = 9,0∙10^-3 м³/с

H = 13 м

h_вс = 2 м

l_вс = 10 м

l_н = 120 м

l^’_н = 11 м

t_н = 17 ⁰С

t_k = 93 ⁰С

р_к = 0,4 МПа

теплообменник 325ТНВ-1,6М1-0

Г-4Ш-2

1. Расчет сопротивлений трубопровода и включенных в него аппаратов

.1       Разбивка трубопровода насосной установкой на участки

Трубопровод состоит из всасывающей и напорной линий. Всасывающая линия - трубопровод от резервуара до насоса, по которому вода поступает с температурой t_н = 17 ⁰С.

Напорная линия - участок трубопровода от насоса до стерилизующего аппарата с включенным в него теплообменником:

·        Участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника с температурой t_н = 17 ⁰С;

·        Участок напорного трубопровода от теплообменника до стерилизующего аппарата с температурой воды t_k = 93 ⁰С.

.2       Выбор теплофизических характеристик перекачиваемой жидкости

Так как на рассматриваемых участках трубопровода температура воды имеет разные величины, то выбирают значения динамической вязкости и плотности при соответствующих температурах [1]. Полученные данные приведены в табл.1

Таблица 1 Физические характеристики воды

.3 Уточнение объемных расходов жидкости, протекающей через различные участки трубопровода

В связи с тем, что температура воды на различных участках трубопровода неодинакова, различны и объемы, протекающие по трубам в единицу времени. Для уточнения объемных расходов используется формула 1:

Q_i=Q_з∙ (1)

где Q_з - заданный расход воды, м³/с;

ρ_tн - плотность воды, соответствующая начальной температуре, кг/м³;

ρ_i - плотность воды, соответствующая ее температуре на рассматриваемом участке трубопровода, кг/м³.

Участок всасывающего трубопровода, t_н = 17 ⁰С.

Q₁ = Q_з = 9,0∙10^-3 м³/с.

Участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника t_н=17 ⁰С

Q₂ = Q_з = 9,0∙10^-3 м³/с.

Теплообменник, t_ср = 55 ⁰С.

 м³/с

Участок напорного трубопровода от теплообменника до стерилизующего аппарата, t_k = 93 ⁰С.

 м³/с

.4 Определение диаметров участков трубопровода скоростей и режимов движения жидкости в них

Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов определяют из уравнения расхода:

Q=Ʋ (2)

d=  (3)

Скорость движения жидкости на всасывающем участке трубопровода выбирают из интервала Ʋ_вс=0,8÷1,1 м/с. Принимаем Ʋ_вс=0,8 м/с определяем диаметр всасывающего трубопровода по формуле 3:

d_вс= = 0,120 м

d_н= = 0,097 м

Так как для изготовления трубопровода используют стандартные трубы, то расчетные диаметры всасывающего и напорного трубопроводов необходимо округлить до ближайшего размера по государственному стандарту. Выбирают по ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9970-81 для всасывающего участка трубопровода бесшовную трубу из углеродистой стали диаметром 133×7мм ( d_вс=0,119 м ), для напорного участка трубопровода трубу бесшовную из нержавеющей стали диаметром 108×6 мм ( d_н=0,096 м ).[1] Эквивалентная шероховатость труб К_эк=0,2 мм [2].

Поскольку внутренние диаметры стандартных труб отличаются от расчетных, то уточняют значения скорости движения воды на отдельных участках трубопровода:

Ʋ= (4)

Всасывающий участок трубопровода:

Ʋ_вс= = 0,809 м/с

Напорный участок от насоса до теплообменника:

Ʋ_н= = 1,244 м/с

Напорный участок от теплообменника до стерилизующего аппарата:

Ʋ_н^'=  = 1,290 м/с

Для теплообменника необходимо рассчитать скорость воды в одной трубке и значение скорости во входном и выходном штуцере [1].

В связи с этим используют условное обозначение заданного теплообменника:

ТНВ-1,6М1-0

Г-4Ш-2

теплообменник вертикальный с неподвижными трубными решетками, с кожухом диаметром 300 мм, рассчитанный на условное давление в трубах и кожухе 1,6 МПа, исполнение по материалу М1, обыкновенное исполнение по температурному пределу, с гладкими теплообменными трубами диаметром 25 мм и длиной 4 м, расположенными по сторонам правильного шестиугольника, двухходовой [1].

Рисунок 2 -