Расчет центробежного насоса

Расчет центробежного насоса

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Факультет переработки природных соединений

Кафедра промышленной экологии, процессов и аппаратов химических производств

Расчетная работа № 1

«Расчет центробежного насоса»

(ПЭ ПАХП 000000.012 РР)

Руководитель: Игнатова Е.В.

Выполнил: Студент группы 53-4

Ануфриева А.А.

Красноярск, 2011

Задание

Центробежный насос перекачивает 35м³ / ч 30 %-ной соляной кислоты при температуре 20⁰С из резервуара с давлением 400мм рт.ст. в колонну, абсолютное давление в которой 760 рт.ст. Точка подачи раствора в колонну расположена на 15 м выше уровня раствора в резервуаре. Трубопровод выполнен из стальных бесшовных труб с незначительной коррозией.

Длина трубопровода от резервуара до колонны, включая все местные сопротивления, 100 м. В сети установлено 3 задвижки, нормальная диафрагма с диаметром отверстия 50мм, прямоточный вентиль и 6 плавных поворотов на 90⁰ при относительном радиусе поворота R₀/d=4.

Перед подачей в колонну раствор подогревается в одноходовом кожухотрубчатом теплообменнике. Теплообменник имеет 62 трубы, их длина 9 м, диаметр 25х2 мм. Температура внутренней поверхности стенок труб, внутри которых проходит нагреваемый раствор, составляет 50⁰С. Изменением физических параметров раствора после теплообменника пренебречь.

Выбрать оптимальный диаметр трубопровода и подобрать марку центробежного насоса.

Введение

На предприятиях химической промышленности подвергаются переработке значительные количества газов и их смесей.

Основными типами насосов, применяемых в химической технологии, являются центробежные, поршневые и осевые насосы.

К. п. д. передачи зависит от способа передачи усилия. В центробежных и осевых насосах вал электродвигателя обычно непосредственно соединяется с валом насоса; в этих случаях η_пер=1. В поршневых насосах чаще всего используют зубчатую передачу; при этом η_пер= 0,93 - 0,98.

При проектировании обычно возникает задача определения необходимого напора и мощности при заданной подаче (расходе) жидкости, перемещаемой насосом. Далее по этим характеристикам выбирают насос конкретной марки.

1. Определение скорости движения среды в трубопроводе

Жидкость движется в напорном трубопроводе, принимаем скорость движения W=1 м/с.(таб.1.1 стр.17 [1])

Определение диаметра трубопровода

Рассчитываем диаметр трубопровода по формуле

,  (1)

центробежный насос гидравлический трубопровод

где V- объемный расход, м³/сскорость движения жидкости в трубопроводе, м/ с

Принимаем: V= 0,0097 м³/с= 1 м/с

Подставляем значения в формулу (1), получаем:

м=111 мм

Определение стандартного диаметра трубопровода

Подбираем стандартный диаметр трубопровода, близкий к расчетному по таб. 1.1 лит.[2]:=133х7 мм.

Уточнение скорости движения жидкости

Стандартный диаметр отличается от расчетного, поэтому уточняем скорость движения жидкости в трубопроводе по формуле

  (2)

Где d_ГОСТ- стандартный диаметр, м

Принимаем d_гост= 119мм= 0, 119 м

Подставляем значения в формулу (2), получаем:

= 0,87 м/с

. Расчет полного гидравлического сопротивления сети

Расчет гидравлического сопротивления трубопровода

∆Р_общ=∆Р_тр+∆Р_ап-та (3)

Определение потерь давления при прохождении жидкости по трубам

Находим ∆Р_тр по формуле

 (4)

Где W- скорость движения жидкости по трубопроводу, м/с

ρ - рабочая плотность жидкости, кг/м³

λ - коэффициент трения- длина трубопровода,м- диаметр трубопровода, м²

ζ - коэффициент местных сопротивлений_г - геометрическая высота подъема, м

Р₁-Р₂ - разность давлений в нагнетательном и всасывающем пространстве, Па

Определяем коэффициент трения λ. Он зависит от критерия Рейнольдса и степени шероховатости трубопровода:

Считаем критерий Рейнольдса, Re по формуле

  (5)

Где d- диаметр трубопровода, м²скорость течения жидкости по трубопроводу, м/с

ρ - плотность смеси, текущей по трубопроводу, кг/м³

μ - динамический коэффициент вязкости смеси, текущей по трубопроводу, мПа∙с

Значения берем из табл. XIII и подставляем в формулу (5), считаем критерий Рейнольдса

10000 отсюда следует, что режим устойчивый турбулентный.

Определяем среднее значение шероховатостей труб е по таб. XII стр. 519 [1].

Определяем е= 0,2 мм

Находим отношение , где d_э- эквивалентный диаметр

Далее по рис. 1.5 стр. 22 [1], определяем коэффициент трения λ.

Определяем λ = 0,024

Определяем коэффициент местных сопротивлений по таб. XIII стр. 520 [1]:

Считаем сумму местных сопротивлений:

Σζ=0,5+0,66+65,5+1+0,49=68,5

Считаем общие потери давления , Па, по формуле (4):

Расчет аппарата

Считаем потери давления на теплообменник по формуле

, (6)

где λ - коэффициент трения- число ходов в теплообменнике- скорость течения жидкости в теплообменнике, м/сдлина трубы теплообменника, м_э - эквивалентный диаметр, м²

ζ_м.с.- коэффициент местных сопротивлений

Рассчитываем скорость течения жидкости в теплообменнике:

,  (7)

где z- число ходов.

Рассчитываем скорость движения жидкости в теплообменнике по формуле (7):

Определяем коэффициент трения  

Для этого определяем критерий Рейнольдса и отношение эквивалентного диаметра к средней высоте выступов шероховатости на внутренней поверхности трубы.

Определяем эквивалентный диаметр. Так как труба имеет круглое сечение, то эквивалентным диаметром будет являться диаметр трубы теплообменника:_э=d=0,02 м²

Считаем критерий Рейнольдса по формуле

  (8)

Принимаем μ_с=1,7мПа∙с

ρ_с = 1149кг/м³

Подставляем значения в формулу (8), получаем:

,47>10000, отсюда следует, что режим устойчивый турбулентный.

Принимаем среднюю высоту выступов шероховатости на внутренней поверхности трубы е= 0,2 мм по таб. XII стр. 519 [1]

Считаем отношение эквивалентного диаметра к средней высоте выступов шероховатости на внутренней поверхности трубы :

Далее по рис. 1,5 стр.22 [1], определяем коэффициент трения λ.

Принимаем λ= 0,039.

Определяем коэффициент местных сопротивлений (стр.26 [1]):

Считаем сумму местных сопротивлений:

Σζ= 3+2=5

Считаем потери давления аппарата ΔР_ап-та, Па, по формуле (9)

Полный расчет

Полный расчет центробежного насоса производим по формуле (3)

∆Р_общ=720,9+564896,96=565617,86Па

. Расчет напора насосной установки

Считаем напор Н, м, по формуле:

 (10)

Полученные значения подставляем в формулу (10) и определяем напор Н,м:

. Определение мощности насосной установки

Считаем напор N_пол, Вт, по формуле

_пол=∆Р_общ*V  (11)

Полученные значения подставляем в формулу (11) и определяем мощность N_пол, Вт _пол=565617,86*0,0097=5486,5 Вт

Считаем напор N_дв, Вт, по формуле:

_дв=N_пол/ŋ  (12)

Полученные значения подставляем в формулу (12) и определяем мощность N_дв, Вт _дв=5486,5/0,6=9144 Вт=9,1 кВт

. Подбор насоса

По таблице 2,5 [1, с. 92] по заданной производительности и развивающему напору V=0,0097 м³/с; Н=50,23 м выбираем центробежный насос марки Х45/54, для которого при оптимальных условиях работы производительность Q=1,25∙10^-2 м³/с, напор Н=54 м; и КПД ŋ_н= 0,60. Насос снабжен двигателем типа АО2 - 72 - 2, номинальная мощность N_дв= 30 кВт, ŋ_дв=0,89; и частота вращения вала n=48,3 об/с.

Приемная емкость

-        Вентиль

-        Задвижка

-        Диафрагма

-        Теплообменник

-        Напорная емкость

-        Линия всасывания

-        Линия нагнетания

Список использованных источников

1.       Павлов К.Ф., Романков П. Г., Носков Н.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии; Учебное пособие для вузов.- М.: Химия, 1987.-576с.

2.      Дыпнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по курсовому проектированию. - М.: Химия, 1991. - 496с.

.        Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Учебник для вузов. - 11-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. - М.: Альянс, 2005- 753с.