Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Расчёт насоса для подачи исходной смеси
В данной установке необходимо подобрать насос для подачи исходного раствора из ёмкости в теплообменник-подогреватель. Необходимо определить необходимый напор и мощность при заданном расходе жидкости. Далее по этим характеристикам выбираем насос конкретной марки. а) Выбор трубопровода. Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения воды, равную 2 м/с. Тогда диаметр будет определяться по формуле (24):
где Q – расход Na2SO4, равный Q = G/ρ = 3, 333/1071 = 0, 31 ∙ 10-2 м3/с. м Выбираем стальную трубу наружным диаметром 48 мм, толщиной стенки 3 мм. Внутренний диаметр трубы d = 42 мм. Фактическая скорость раствора в трубе:
Примем, что трубопровод стальной, коррозия незначительна. б) Определение потерь на трение и местные сопротивления. Находим критерий Рейнольдса:
где ρ = 1071 – плотность раствора Na2SO4 при 20 °С; μ = 0, 89 ∙ 10-3 Па – вязкость раствора Na2SO4 при 20 °С. То есть режим турбулентный. Абсолютную шероховатость трубопровода принимаем Δ = 2 ∙ 10-4 м. Тогда относительная шероховатость трубы определяется по формуле:
(29)
В турбулентном потоке различают 3 зоны, для которых коэффициент теплопроводности λ рассчитывают по разным формулам. Получим: ; ; 2100 < Re < 117600 (Re = 113147) Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт λ следует проводить по формуле:
(30)
Подставив, получим: Вт/(м× К) Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений отдельно для всасывающей и нагнетательной линий. Для всасывающей линии: 1) Вход в трубу (принимаем с острыми краями): ξ 1 = 0, 5. 2) Прямоточные вентили: для d = 0, 03 м ξ = 0, 85, для d = 0, 05 м ξ = 0, 79. Экстраполяцией находим для d = 0, 042 м ξ = 0, 814. Так как Re < 3 ∙ 105, следовательно ξ умножаем на коэффициент k = 0, 927, получаем ξ 2 = 0, 75. 3) Отводы: плавный отвод круглого сечения определяют по формуле: ξ = А ∙ В. Коэффициент А зависит от угла φ, на который изменяется направление потока в отводе: φ = 90 °С, следовательно А = 1. Коэффициент В зависит от отношения радиуса поворота трубы Rо к внутреннему диаметру d: Примем , так как радиус поворота равен шести диаметрам трубы, следовательно В = 0, 09. ξ 3 = 1 ∙ 0, 09 = 0, 09. Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:
Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:
(31)
где l и dэ - длина и эквивалентный диаметр трубопровода. Принимаем длину трубопровода на линии всасывания, равной 6 м. м Для нагнетательной линии: 1) Отводы под углом 120°: А = 1, 17, В = 0, 09, ξ 1 = А ∙ В = 1, 17 ∙ 0, 09 = 0, 105. 2) Отводы под углом 90°: ξ 2 = 0, 09 (см. выше). 3) Нормальные вентили: для d = 0, 04 м ξ = 4, 9, для d = 0, 08 м ξ = 4, 0. принимаем для d = 0, 042 м ξ 3 = 4, 86. 4) Выход из трубы: ξ 3 = 1. Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии: Потерянный напор в нагнетательной линии: м Общие потери напора:
м
в) Выбор насоса. Находим напор насоса по формуле:
(32)
где Р1 – давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость; Р2 – давление в аппарате, в который подаётся жидкость; Нг – геометрическая высота подъёма жидкости; hп – суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линии. Примем Нг = 10 м. м вод. столба Подобный напор при заданной производительности обеспечивается центробежными насосами. Учитывая, что центробежные насосы широко распространены в промышленности ввиду достаточно высокого к. п. д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы. Полезная мощность насоса определяется по формуле:
(33)
где Q – расход; Н – напор насоса (в метрах столба перекачиваемой жидкости). кВт Мощность, которую должен развивать электродвигатель насоса на выходном валу при установившемся режиме работы, находится по формуле:
(34)
где η н и η пер – коэффициенты полезного действия соответственно насоса и передачи от электродвигателя к насосу. К. п. д. передачи зависит от способа передачи усилия. В центробежных насосах обычно вал электродвигателя непосредственно соединяется с валом насоса; в этих случаях η пер ≈ 1. Если к. п. д. насоса неизвестен можно руководствоваться следующими примерными значениями: при малой и средней подаче η н = 0, 4 – 0, 7; при большой подаче η н = 0, 7 – 0, 9. Принимая η пер = 1 и η н = 0, 6 (для центробежного насоса средней производительности), найдем мощность на валу двигателя по формуле:
кВт
По Приложению 1 устанавливаем, что заданным подаче и напору больше всего соответствует центробежный насос марки Х 45/54, для которого в оптимальных условиях работы Q = 1, 25 ∙ 10-2 м3/с; Н = 42 м; η н = 0, 6. Насос обеспечен электродвигателем АО2 – 62 – 2 номинальной мощностью Nн = 13 кВт, η дв = 0, 88. Частота вращения вала n = 48, 3 с-1. г) Определение предельной высоты всасывания. Рассчитаем запас напора на кавитацию по формуле:
(35)
где n – частота вращения вала. м Устанавливая насос в технологической схеме, следует учитывать, что высота всасывания Нвс не может быть больше следующей величины:
(36)
где Рt – давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости при температуре 20 °С Рt = 0, 0238 ∙ 9, 81 ∙ 104 = 2, 35 ∙ 103 Па. Примем, что атмосферное давление равно Р1 = 105 Па, а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода. м Таким образом, насос может быть установлен на высоте 4, 5 м над уровнем жидкости в ёмкости. [1] |
Последнее изменение этой страницы: 2019-10-04; Просмотров: 183; Нарушение авторского права страницы