Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СЕТИ

2. ПОДБОР НАСОСА

ВЫВОД

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Параметр	Значение
Вещество	нитробензол
Расход (), м3/ч
Давление, кПа:
Температура, єC
Длина трубопровода (), м
Диаметр трубопровода (), мм
Геометрическая высота подачи (), м
Местные сопротивления	· вентиль прямоточный, шт · вентиль нормальный, шт · отвод под углом , , шт · диафрагма с острыми краями, ,
КПД (), %
Тип труб	латунные трубы
Вязкость (), Па•с
Плотность (), кг/м3



ВВЕДЕНИЕ

Ни одно промышленное предприятие, в том числе и предприятие пищевой промышленности, не обходится без трубопроводов. По ним могут транспортироваться различного рода жидкости и газы. Трубопроводы образуют технологические установки, связывая аппараты между собой. По трубопроводам может поступать сырье или отводиться готовый продукт, по ним подаются многие сопутствующие технологическому процессу вещества - жидкости и газы. Все они при движении оказывают сопротивление той силе, которая перемещает их. Это сопротивление называется вязкостью. Вязкость жидкостей обуславливает наличие силы внутреннего трения, которая должна быть преодолена для того, чтобы транспортировать жидкость из одной точки в другую. Для того, чтобы преодолеть силу внутреннего трения, а также преодолеть местные сопротивления(повороты трубопровода, расширения и сужения, запорная и регулирующая арматура, измерительные устройства) используют насос. Итак, гидравлическая сеть - совокупность трубопроводов и аппаратов, которые они связывают. Важнейшим из этих аппаратов является насос - гидравлическая машина, которая преобразует механическую энергию двигателя и передает ее жидкости путем повышения ее давления.Схема насосной установки изображена на рисунке 1:

Рисунок 1. - Схема насосной установки

При движении потока по трубопроводу потерянная энергия, которая безвозвратно теряется при перемещении каждого кубометра жидкости по трубопроводу, складывается из потерь энергии на преодоление сил трения и всех местных сопротивлений:

,

где - количество местных сопротивлений.

Величина потерянной энергии может также выражаться в единицах высоты столба перекачиваемой жидкости:

Аналогично, . Все потери энергии при движении жидкости или газа по трубопроводу зависят от средней скорости потока Потери энергии, выраженные в единицах давления, пропорциональны скоростному давлению , потери энергии, выраженные в метрах, пропорциональны скоростному напору .

Напор, затраченный на преодоление сил трения h_тр, рассчитывается по уравнению:

Напор, затрачиваемый на преодоление местных сопротивлений, также как напор, теряемый на преодоление сил трения, рассчитывается в долях от скоростного напора:



С учетом приведенных формул расчета, в данной работе полный гидродинамический напор, необходимый для перемещения жидкости или газа по гидравлической сети, рассчитывается следующим образом:

,

где - дополнительные затраты на преодоление разности давлений в пространстве нагнетания Р₂ и в пространстве всасывания [1].



1. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СЕТИ

Вычисление рабочей точки выбранного насоса требует построения графика зависимости напора, создаваемого насосом от заданной производительности. Для этого рассчитывают значения напора в зависимости от требуемого расхода.

Максимальное значение расхода задано в исходных данных и равно м³/с. Находим напор () для пяти точек, соответствующих значениям м³/с, м³/с, м³/с, м³/с.

Напор при м³/с рассчитывать не требуется, потому что в этом случае напор будет равен геометрической высоте: м.

Физические свойства нитробензола при температуре °C:

· вязкость Па•с

· плотность кг/м³.

Внутренний диаметр : мм, где - наружный диаметр трубы; - толщина стенки трубы [2].

1) Расчёты прим³/с:

Средняя скорость нитробензола в трубопроводе:

м/с

Скоростной напор:

м.ст.нитробензола.

Критерий Рейнольдса:

Для коэффициент трения:

Для латунных труб и турбулентного режима движения потока с учетом шероховатости стенок трубопровода коэффициент трения рассчитывается по формуле

Так же рассчитаем коэффициент трения по упрощённой формуле для турбулентного движения в гладких трубах:

.

В дальнейших расчетах коэффициент сопротивления трения будет рассчитываться по упрощённой формуле.

Потери напора на преодоление сил трения:

м.ст.нитробензола.

Определение потерь напора на преодоление местных сопротивлений

Вентиль прямоточный.Коэффициент местного сопротивления прямоточного вентиля зависит от величины критерия Рейнольдса и диаметра трубы .При и мм,. Потери напора на трёх прямоточных вентилях составляют:

м.ст.нитробензола.

Вентиль нормальный. Коэффициент местного сопротивления нормального вентиля определяется в зависимости от внутреннего диаметра трубы . Для мм .Потеря напора на двух нормальных вентилях:

м.ст.нитробензола.

Отводы. Для отводов коэффициент местного сопротивления зависит от угла отвода и отношения. Коэффициент местного сопротивления рассчитывается как произведение: ,где - коэффициент, зависящий от угла отвода; для отвода под углом ; - коэффициент, зависящий от отношения ; для ,. Тогда . Потери напора на двух отводах:

м.ст.нитробензола

Диафрагма. При отношении , коэффициент местного сопротивления диафрагмы зависит только от квадрата отношения диаметра отверстия диафрагмы к диаметру трубы. Для находим значение . Потери напора на диафрагме:

м.ст.нитробензола

Расчет полного напора насоса

м.

2) Расчёты при м³/с:

Средняя скорость нитробензола в трубопроводе:

м/с

Скоростной напор:

м.ст.нитробензола.

Критерий Рейнольдса:

Для коэффициент трения:

.

Потери напора на преодоление сил трения :

м.ст.нитробензола.



Определение потерь напора на преодоление местных сопротивлений

Вентиль прямоточный.Коэффициент местного сопротивления прямоточного вентиля зависит от величины критерия Рейнольдса и диаметра трубы . При и мм, . Потери напора на трёх прямоточных вентилях составляют:

м.ст.нитробензола.

Вентиль нормальный. Коэффициент местного сопротивления нормального вентиля определяется в зависимости от внутреннего диаметра трубы . Для мм . Потеря напора на двух нормальных вентилях:

м.ст.нитробензола.

Отводы. Для отводов коэффициент местного сопротивления зависит от угла отвода и отношения . Коэффициент местного сопротивления рассчитывается как произведение: , где -коэффициент, зависящий от угла отвода; для отвода под углом ; - коэффициент, зависящий от отношения ; для , . Тогда . Потери напора на двух отводах:

м.ст.нитробензола

Диафрагма. При отношении , коэффициент местного сопротивления диафрагмы зависит только от квадрата отношения диаметра отверстия диафрагмы к диаметру трубы . Для находим значение . Потери напора на диафрагме:



м.ст.нитробензола

Расчет полного напора насоса

м.

3) Расчёты при м³/с:

Средняя скорость нитробензола в трубопроводе:

м/с

Скоростной напор:

м.ст.нитробензола.

Критерий Рейнольдса:

Для коэффициент трения:

.

Потери напора на преодоление сил трения :



м.ст.нитробензола.

Определение потерь напора на преодоление местных сопротивлений

Вентиль прямоточный.Коэффициент местного сопротивления прямоточного вентиля зависит от величины критерия Рейнольдса и диаметра трубы . При и мм, . Потери напора на трёх прямоточных вентилях составляют:

м.ст.нитробензола.

Вентиль нормальный. Коэффициент местного сопротивления нормального вентиля определяется в зависимости от внутреннего диаметра трубы . Для мм . Потеря напора на двух нормальных вентилях:

м.ст.нитробензола.

Отводы. Для отводов коэффициент местного сопротивления зависит от угла отвода и отношения . Коэффициент местного сопротивления рассчитывается как произведение: , где - коэффициент, зависящий от угла отвода; для отвода под углом ; - коэффициент, зависящий от отношения ; для , . Тогда . Потери напора на двух отводах:

м.ст.нитробензола

Диафрагма. При отношении , коэффициент местного сопротивления диафрагмы зависит только от квадрата отношения диаметра отверстия диафрагмы к диаметру трубы . Для находим значение . Потери напора на диафрагме:

м.ст.нитробензола

гидравлическая сеть напор сопротивление

Расчет полного напора насоса

м.

4) Расчёты при м³/с:

Средняя скорость нитробензола в трубопроводе:

м/с

Скоростной напор:

м.ст.нитробензола.

Критерий Рейнольдса:

Для коэффициент трения:

.



Потери напора на преодоление сил трения :

м.ст.нитробензола.

Определение потерь напора на преодоление местных сопротивлений

Вентиль прямоточный.Коэффициент местного сопротивления прямоточного вентиля зависит от величины критерия Рейнольдса и диаметра трубы . При и мм, . Потери напора на трёх прямоточных вентилях составляют:

м.ст.нитробензола.

Вентиль нормальный. Коэффициент местного сопротивления нормального вентиля определяется в зависимости от внутреннего диаметра трубы . Для мм . Потеря напора на двух нормальных вентилях:

м.ст.нитробензола.

Отводы. Для отводов коэффициент местного сопротивления зависит от угла отвода и отношения . Коэффициент местного сопротивления рассчитывается как произведение: , где - коэффициент, зависящий от угла отвода; для отвода под углом ; - коэффициент, зависящий от отношения ; для , . Тогда . Потери напора на двух отводах:

м.ст.нитробензола

Диафрагма. При отношении , коэффициент местного сопротивления диафрагмы зависит только от квадрата отношения диаметра отверстия диафрагмы к диаметру трубы . Для находим значение . Потери напора на диафрагме:

м.ст.нитробензола

Расчет полного напора насоса

м.

5) Расчёты при м³/с:

Средняя скорость нитробензола в трубопроводе:

м/с

Скоростной напор:

м.ст.нитробензола.

Критерий Рейнольдса:

Для коэффициент трения:

.



Потери напора на преодоление сил трения :

м.ст.нитробензола.

Определение потерь напора на преодоление местных сопротивлений

Вентиль прямоточный.Коэффициент местного сопротивления прямоточного вентиля зависит от величины критерия Рейнольдса и диаметра трубы . При и мм, . Потери напора на трёх прямоточных вентилях составляют:

м.ст.нитробензола.

Вентиль нормальный. Коэффициент местного сопротивления нормального вентиля определяется в зависимости от внутреннего диаметра трубы . Для мм . Потеря напора на двух нормальных вентилях:

м.ст.нитробензола.

Отводы. Для отводов коэффициент местного сопротивления зависит от угла отвода и отношения . Коэффициент местного сопротивления рассчитывается как произведение: , где - коэффициент, зависящий от угла отвода; для отвода под углом ; - коэффициент, зависящий от отношения ; для , . Тогда . Потери напора на двух отводах:

м.ст.нитробензола



Диафрагма. При отношении , коэффициент местного сопротивления диафрагмы зависит только от квадрата отношения диаметра отверстия диафрагмы к диаметру трубы . Для находим значение . Потери напора на диафрагме:

м.ст.нитробензола

Расчет полного напора насоса

м.

Расчет полного напора для различных значений подачи представлен в таблице1. По данным таблицы 1 построена характеристика гидравлической сети, приведенная на рисунке2.

Таблица 1. - Расчёт полного напора для различных значений объемного расхода нитробензола

Подача, , м3/с	Скорость , м/с	Скоростной напор , м	Критерий	, м	, м	, м	, м	, м	, м
0,00040	1,16	0,069	15622	10,1	0,23	1,08	0,025	0,138	21,0
0,00032	0,92	0,043	12182	6,8	0,14	0,68	0,015	0,086	17,2
0,00024	0,69	0,024	9332	3,8	0,08	0,38	0,009	0,048	13,7
0,00016	0,46	0,011	6221	2,3	0,05	0,17	0,004	0,022	11,9
0,00008	0,23	0,003	3111	0,6	0,01	0,05	0,001	0,006	10,1



Рисунок 2. - Характеристика гидравлической сети

2. ПОДБОР НАСОСА

Для объемного расхода мі/ч (подачи) и напора м.ст.нитробензоламожно использовать химический насос.

Для выбора центробежного насоса по каталогу пересчитываем полный напор , необходимый для перемещения нитробензола, в метры водного столба . Плотность воды при температуре °C: кг/м³.

м вод.ст.

По таблице выбираем насос марки АХ 40-25-160[1].

Общий КПД насосной установки %. Мощность , которая будет потребляться двигателем насоса, составит:

кВт



Выбранный центробежный насос имеет запас по подаче и напору :

%

%



ВЫВОД

Рассчитано гидравлическое сопротивление сети. Построена графическая характеристика гидравлической сети. Исходя из полученных данных, был подобран насос марки АХ 40-25-160 с мощностью кВт, объемным расходом м³/ч и напором м[1].



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гидравлические сопротивления трубопроводов и теплообменных аппаратов: учеб. пособие / Л.М. Журавлева, - Самара: Самар. Гос. Техн. Ун-т, 2013. - 80с.:ил.

2. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учеб. пособ. для вузов/К.Ф. Палов, П.Г. Романков, А.А. Носов; под ред. П.Г. Романкова. Изд 12-е, стереотип. - М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. - 576 с.

Размещено на Allbest.ru

...