Расчет значения оптимального диаметра трубопровода и подбор необходимого вентилятора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Сибирский государственный технологический университет"

Кафедра процессов и аппаратов химических технологий

Расчетная работа № 1.2

Расчет вентиляторов В-09

Руководитель:

Шайхутдинова М. Н.

Разработал:

Студент группы 62-4

Клецов П.В.

Красноярск 2013

Задание 1.2. вариант 9

В абсорбере непрерывного действия производится очистка воздуха от примесей при атмосферном давлении.

Расход газа V₀=1,2 м³/с (при нормальных условиях), его начальная температура t₀=140єС. В циклоне газ предварительно обеспыливается и затем охлаждается в теплообменнике до температуры t₁=30єС; после абсорбера газ поступает в газохранилище, где поддерживается избыточное давление Др=1300 Па.

Колонный насадочный абсорбер имеет диаметр D=1,8 м и высоту слоя насадки Н=5 м. Плотность орошения насадки Г=0,006 м³/(м²·с). Наибольший по протяженности участок гидравлической сети от абсорбера до газохранилища имеет длину L₁=220 м. Длина участка от теплообменника до абсорбера L₂=30 м и от начала трубопровода до теплообменника L₃=60 м. На трубопроводе имеются: нормальная диафрагма с модулем m=0,6, n₁=5 задвижек и n₂=16 плавных поворотов на 90є с R₀/d_тр=4. Теплообменник кожухотрубчатый с трубами 25х2 мм и длиной l=6 м; диаметр кожуха D_k=600 м и внутренний диаметр штуцеров d_шт=207 мм.

Рассчитать значение оптимального диаметра трубопровода (по участку наибольшей длины) и подобрать вентилятор, обеспечивающий данный расход газа. Перепад давления при прохождении газом орошаемой насадки Др_ор приближенно можно рассчитать через перепад давления Др_сух на сухой насадке

,

где Г - плотность орошения, м³/(м²·с);

b =180 с/м

Рисунок 1. - Схема установки

Содержание

• Реферат
• Введение
• Решение
• 1. Расчет трубопровода
• 1.1 Определение значения плотности и коэффициента динамической вязкости этилена
• 1.2 Определение объемного расхода газа и диаметра трубопровода для гидравлической сети
• 1.3 Определение стандартного размера трубопровода
• 2. Определение гидравлического сопротивления сети
• 2.1 Определение гидравлического сопротивления трубопровода
• 2.2 Определение гидравлического сопротивления межтрубного пространства
• 2.3 Определение гидравлического сопротивления циклона
• 2.4 Определение гидравлического сопротивления абсорбера
• 2.5 Определение общего гидравлического сопротивления
• 3. Характеристики трубогазодувки
• Библиографический список
• Реферат
• В данной работе рассчитывается установка для перемещения воздуха. В результате проведенного расчета подобран трубопровод диаметром 377х10 мм и газодувка марки ТВ-80-1.2 производительностью V=1,67 м³/с и ДР=20000 Па.
• Введение
• вентилятор газопровод давление компрессор
• На предприятиях химической промышленности подвергаются переработке значительные количества газов и их смесей. Проведение многих химических процессов в газовой фазе при давлении, отличном от атмосферного, часто приводит к увеличению их скорости и уменьшению необходимого объема реакционной аппаратуры. Сжатие газов используют для перемещения их по трубопроводам и аппаратам, создания вакуума. Сжатые газы применяют для перемешивания, распыления жидкостей. Интервал давлений, применяемых в химических производствах, колеблется в широких пределах - от 10^-8 до 10³ ат.
• Машины, предназначенные для перемещения и сжатия газов, называют компрессорными машинами.
• Отношение конечного давления Р₂, создаваемого компрессорной машиной, к начальному давлению Р₁, при котором происходит всасывание газа, называется степенью сжатия.
• В зависимости от степени сжатия различают следующие типы компрессорных машин:
• 1. вентиляторы () - для перемещения больших количеств газов;
• 2. газодувки () - для перемещения газов при относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети;
• 3. компрессоры () - для создания высоких давлений;
• 4. вакуум-насосы - для отсасывания газов при давлении ниже атмосферного.
• По принципу действия компрессорные машины делятся на:
• 1. поршневые - сжатие газа происходит в результате уменьшения объема, в котором заключен газ, при возвратно-поступательном движении поршня.
• 2. ротационные - сжатие газа обусловлено уменьшением объема, в котором заключен газ, при вращении эксцентрично расположенного ротора.
• 3. центробежные - энергия передается потоку газа силовым воздействием лопаток рабочего колеса, в результате чего происходит сжатие и повышение кинетической энергии газа. Эта энергия преобразуется в давление в неподвижных элементах машины.
• 4. осевые - газ сжимается при движении его вдоль оси рабочего колеса и направляющего аппарата.
• 5. струйные - отсасывание и сжатие газов осуществляется за счет кинетической энергии струи вспомогательной жидкости или пара.
• Решение
• Исходные данные
• V₀=1,2 м³/с; t₀=140єС; t₁=30єС; Др=1300 Па; D=1,8 м; Н=5 м; Г=0,006 м³/(м²·с); L₁=220 м; L₂=30 м; L₃=60 м; m=0,6; n₁=5; n₂=16; R₀/d_тр=4; тип насадки - кольцо Рашига 50Х50Х5; l=6 м; D_k=600 мм; d_шт=207 мм; с₀=1,29 кг/м³; n=240 труб
• 1. Расчет трубопровода
• 1.1 Определение значения плотности и коэффициента динамической вязкости этилена
• Определяем плотность газа по формуле
• ,
• где Р₀ - атмосферное давление, Па;
• Т - температура, К; ;
• с₀ - плотность газа при н.у.
• кг/м³;
• кг/м³;
• кг/м³.
• Коэффициент динамической вязкости газа рассчитывается по формуле
• ,
• где м₀ - вязкость газа при 0 єС (таблица IV [1]);
• С - постоянная Сатерленда (таблица IV [1]).
• Па·с;
• Па·с;
• Па·с.
• 1.2 Определение объемного расхода газа и диаметра трубопровода для гидравлической сети
• Объемный расход газа для гидравлической сети определяем через массовый расход, постоянный для всех участков сети
• кг/с,
• где V₀ - объемный расход газа при н.у.;
• M - массовый расход газа.
• Отсюда находим объемный расход
• м³/с.
• Диаметр трубопровода для гидравлической сети определяем исходя из уравнения объемного расхода
• ;
• ,
• где V - объемный расход, м³/с;
• W - средняя скорость потока, принимаем W=15 м/с (таблица 1.1 [1]);
• d - диаметр трубопровода, м.
• м.
• 1.3 Определение стандартного размера трубопровода
• Принимаем стандартный диаметр трубопровода (с. 243 [2]) равный 377х10 мм, внутренний диаметр которого равен мм, уточняем при этом скорость газа
• м/с.
• 2. Определение гидравлического сопротивления сети
• Полное гидравлическое сопротивление сети определяется по формуле
• ,
• где ДР_тр - сопротивление трубопровода, Па;
• ДР_ц - сопротивление циклона, Па;
• ДР_тепл - сопротивление теплообменника, Па;
• ДР_абс - сопротивление абсорбера, Па;
• ДР_изб - избыточное давление, ДР_изб=4903 Па;
• 2.1 Определение гидравлического сопротивления трубопровода
• Гидравлическое сопротивление трубопровода определяем по формуле
• ,
• где Уо - сумма коэффициентов местного сопротивления;
• л - коэффициент трения, л=f(Re; d_тр/e) (рисунок 1.5 [1]);
• е - шероховатость, мм; принимаем е=0,2 мм (таблица 12 [1]);
• d - диаметр трубопровода, м;
• W - скорость потока, м/с.
• Для определения коэффициента трения, находим Re - коэффициент Рейнольдса и отношение d_тр/e
• Па;
• ;
• л=0,017
• Сумма местных сопротивлений на данном участке равна
• ,
• где о₁ - коэффициент местного сопротивления задвижки;
• n₁ - число задвижек;
• о₂ - коэффициент местного сопротивления на повороте;
• n₂ - число поворотов;
• о₃ - коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, о₃=0,5;
• о₄ - коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы о₄=1;
• о₅ - коэффициент местного сопротивления диафрагмы.
• Тогда сумма коэффициентов местных сопротивлений
• (с. 520 [1]).
• Гидравлическое сопротивление на данном участке равно
• Па.
• 2.2 Определение гидравлического сопротивления межтрубного пространства
• Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства теплообменника определяется по формуле
• ,
• где n - число труб, n=240 (с. 215 [1]);
• m - число труб, омываемых теплоносителем в межтрубном пространстве, принимаем , принимаем m=9;
• х - число сегментных перегородок (с. 56 [3]), в данном расчете перегородки в межтрубном пространстве отсутствуют, х=0;
• W_м.тр - скорость газа в межтрубном пространстве, м/с;
• W_м.тр.шт - скорость газа в штуцере, м/с.
• Скорости W_м.тр? W_м.тр.шт. Рассчитываем скорость газа в штуцере
• м/с.
• Рассчитываем скорость газа в трубах теплообменника
• м/с.
• Рассчитываем критерий Рейнольдса газа
• Па.
• Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства равно
• Па.
• 2.3 Определение гидравлического сопротивления циклона
• Гидравлическое сопротивление циклона определяется по формуле
• Па;
• Па.
• 2.4 Определение гидравлического сопротивления абсорбера
• Гидравлическое сопротивление абсорбера определяется по формуле
• ;
• ,
• где Н - высота слоя насадки, м;
• d_э - эквивалентный диаметр, равен 0,035 м (таб.5.1[3]);
• W_г - скорость газа в абсорбере, м/с;
• л - коэффициент сопротивления насадки;
• Г - плотность орошения, м³/(м²·с).
• Скорость воздуха в абсорбере
• м/с;
• Рассчитываем критерий Рейнольдса
• Па.
• Так как Re>40, то коэффициент сопротивления рассчитывается по формуле
• ;
• Па;
• Па.
• 2.5 Определение общего гидравлического сопротивления
• Общее гидравлическое сопротивление
• Па.
• По рассчитанному значению ДР=14917 Па и объемному расходу V=1,54 м³/с подбираем газодувку марки ТВ-80-1.2 производительностью V=1,67 м³/с и ДР=20000 Па (с. 244 [2]).
• 3. Характеристики трубогазодувки
• 1 - корпус; 2 - рабочее колесо; 3 - направляющий аппарат; 4 - всасывающий патрубок; 5 - нагнетательный патрубок.
• Рисунок 2. - Схема трубогазодувки
• В корпусе 1 трубогазодувки (рис. 2) вращается рабочее колесо 2 с лопатками, подобными лопаткам центробежного насоса. Колесо обычно помещают внутри направляющего аппарата 3, в котором происходит преобразование кинетической энергии газа в потенциальную энергию давления. Направляющий аппарат представляет собой два кольцевых диска, соединенных между собой лопатками с наклоном, противоположным наклону лопаток рабочего колеса. Газ поступает в трубогазодувку через патрубок 4 и выходит из нагнетательного патрубка 5.
• Библиографический список
• 1. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособие для вузов [Текст] / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. - Изд. 10-е. - Л.: Химия, 1987. - 576 с.
• 2. Ченцова, Л.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебное пособие [Текст] / Л.И. Ченцова, М.Н. Шайхутдинова, В.М. Ушанова. - Красноярск: СибГТУ, 2006. - 262 с.
• 3. Дытнерский, Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию [Текст] / Ю.И. Дытнерский. - М. Химия, 1983. - 272 с.
• 4. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов [Текст] / А.Г. Касаткин. - 11-е изд., стереотипное, доработанное. Перепеч. с изд. 1973 г. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - 753 с.

Размещено на Allbest.ru