Общее гидравлическое сопротивление сети

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский химико-технологический университет

Им. Д. И. Менделеева

Кафедра процессов и аппаратов химической технологии

Расчётно – графическая работа

По процессам и аппаратам химической

Технологии

Выполнила:

Студентка группы КС-30

Балашкина Юлия

Москва 2013

Оглавление

1. Техническое задание. 3

2. Гидравлический расчет. 5

2.1. Расчет физико-химических свойств исходной смеси. 5

2.2. Определение гидравлического сопротивления сети. 7

2.2.1. Участок схемы Т1. 7

2.2.2. Участок схемы Т2. 8

2.2.3. Участок теплообмена. 10

2.2.4. Общее гидравлическое сопротивление сети. 11

2.3. Подбор насоса и определение его рабочих характеристик. 11

2.4. Определение максимально допустимой высоты установки насоса. 14

Техническое задание

Гидравлический расчет

Расчет физико-химических свойств исходной смеси

В смеси метанол – вода низкокипящим компонентом является метанол

	Формула	Температура кипения, T_кип	Молярная масса, М
Метанол	CH₃OH	64.7 ^○C	32 кг/кмоль
Вода	H₂O	100 ^○C	18 кг/кмоль

Согласно условию задания мольная доля низкокипящего компонента смеси X_нк= 0.14 , следовательно для высококипящего (тяжелого) компонента: X_тк= 0.86 .

Произведем расчет массовых долей компонентов в смеси:

В различных технологических узлах установки рассматриваемая система имеет разные физико-химические свойства, зависящие от температуры и давления, и используемые для расчета гидравлического и теплообменного оборудования. Произведем расчет данных характеристик системы. Основные свойства компонентов исходной смеси при атмосферном давлении представлены в таблице:

Метанол
Т, ^○C	ρ, кг/м³	µ, Па*с	p_s, Па
0	810	817 * 10^-6
20	792	584 * 10^-6	10664
50	765	396 * 10^-6
60	755	351 * 10^-6
100	714	240 * 10^-6
Вода
Т, ^○C	ρ, кг/м³	µ, Па*с	p_s, Па
0	1000	1790 * 10^-6
20	998	1000 * 10^-6	2063.5
50	988	549 * 10^-6
60	983	469 * 10^-6
100	958	284 * 10^-6

Обозначения: ρ [кг/м³] – плотность; µ [Па*с] – динамическая вязкость;

p_s [Па] – давление насыщенных паров.

Плотность смеси веществ с учетом их массовых долей рассчитывается по формуле:

Динамическая вязкость смеси веществ рассчитывается по формуле:

До подогревателя исходной смеси ТО смесь имеет температуру 18^○C, и соответствующие характеристики (см. таблицы)

.001

Па*с

Расчет гидравлического оборудования требует знания давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости, рассчитываемого как:

В подогревателе исходная смесь нагревается от 18^○C до температуры кипения, рассчитываемой как:

Для расчета используется средняя температура смеси на входе в ТО и выходе из него:

Система при данных температурах имеет следующие свойства:

Определение гидравлического сопротивления сети

Потери давления (∆ ) или напора ( ) на преодоление сопротивления трения и местных сопротивлений в трубопроводах определяют по формулам:

∆

где:

λ – коэффициент трения;

l и d _э – соответственно длина и эквивалентный диаметр трубопровода;

Σξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

ρ – плотность жидкости или газа;

w – скорость потока.

Эквивалентный диаметр для цилиндрических трубопроводов равен их внутреннему диаметру.

Формулы для расчета коэффициента трения зависят от режима движения и шероховатости трубопровода.

Участок схемы Т1

Согласно условию задания:

T_см= 18^○C, p = 1 атм.

расход исходной смеси составляет: G = 6.1 т/ч = 1.694 кг/с

эквивалентный диаметр и длина участка: d_э = 45×4 мм = 37 мм = 0.037 м, l = 5.8 м

Скорость потока на данном участке сети составляет:

Значение критерия Рейнольдса для данного участка:

Согласно заданию, трубопровод изготовлен из стали и имеет незначительное количество следов коррозии, поэтому значение абсолютной шероховатости принимается равным:

Относительная шероховатость труб определяется по формуле:

Значение критерия Рейнольдса больше, чем 10⁴, следовательно, режим течения развито турбулентный. Для данной зоны значение коэффициента трения рассчитывается по формуле:

Значение коэффициентов местных сопротивлений ξ в общем случае зависят от вида местных сопротивлений и режима движения жидкости. Для наиболее распространенных типов местных сопротивлений значения их коэффициентов приведены в приложении XIII:

Согласно техническому заданию и схеме узла на данном участке сети присутствуют следующие местные сопротивления:

1. Вход в трубу из емкости: ξ = 0.5

2. Отводы под углом 90°, 5 шт. (R₀/d = 1): ξ = 1*0.21*5 = 1.05

3. Выход из трубы в насосную установку: ξ = 1

4. Колени 3 шт. под углом 90°: 1.6*3 = 4.8

Сумма местных сопротивлений на участке: = 7.35

По найденным величинам рассчитываются потери давления ( ) и напора ( ) на данном участке:

Участок схемы Т2

Согласно условию задания:

T_см= 18^○C, p = 1 атм.

расход исходной смеси составляет: G = 6.1 т/ч = 1.694 кг/с

эквивалентный диаметр и длина участка: d_э = 38×2 мм = 34 мм = 0.034 м, l = 29 м

Скорость потока на данном участке сети составляет:

Значение критерия Рейнольдса для данного участка:

Относительная шероховатость труб определяется по формуле:

1. Вход в трубу из емкости: ξ = 0.5

2. Отводы под углом 90°, 7 шт. (R₀/d = 1): ξ = 1*0.21*7 = 1.47

3. Нормальные вентили с условным проходом 40 мм, 4 шт.: ξ = 4.9*4 = 19.6

4. Диафрагма с диаметром отверстия 24.04 мм: ξ = 4

5. Выход из трубы в насосную установку: ξ = 1

6. Колени 2 шт. под углом 90°: 1.6*2 = 3.2

Сумма местных сопротивлений на участке: = 29.77

По найденным величинам рассчитываются потери давления ( ) и напора ( ) на данном участке:

Участок теплообмена

Согласно условию задания: исходная смесь проходит через подогреватель – вертикальный одноходовой (k = 1) кожухотрубный теплообменник с характеристиками:

Диаметр труб: d = 25×2 мм, длина труб: L = 3 м, общее число труб: N_тр = 13 шт.

Температура смеси на входе в ТО: T_{см н} = 18^○C, на выходе: T_{см к} = ^○C, p = атм.

Для расчета используется средняя температура смеси на входе в ТО и выходе из него:

Расход исходной смеси составляет: G = 6.1 т/ч = 1.694 кг/с

Скорость потока в трубном пространстве одного хода ТО составляет:

Значение критерия Рейнольдса для ТО:

Относительная шероховатость труб определяется по формуле:

Коэффициенты местных сопротивлений ξ потоку, движущимуся в трубном пространстве теплообменника равны:

1. Вход в камеру: ξ = 1.5

2. Вход в трубы одного хода: ξ = 1*k = 1*1 = 1

3. Выход из трубы одного хода: ξ = 1*k = 1*1 = 1

4. Выход из камеры: ξ = 1.5

Сумма местных сопротивлений:

По найденным величинам рассчитываются потери давления ( ) и напора ( ) с учетом ходов в ТО:

Общее гидравлическое сопротивление сети

Общие потери давления и напора на всех участках сети составляют:

Гидравлическим сопротивлением участка Т3 по условию задания можно пренебречь.

Дата добавления: 2019-09-08; просмотров: 475; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!