При расчете насоса возникает задача определения необходимого напора при заданном расходе жидкости перемещаемой насосом. По полученным характеристикам выбирают насос конкретной марки.
Напор насоса рассчитывают по [2], формула (1.33):
(3.11)
где – давление в аппарате, в который подается жидкость;
– давление в аппарате, из которого перекачивается жидкость;
НГ – геометрическая высота подъема жидкости;
h П – суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной линии.
Рассчитаем насос, который необходим для подачи исходной смеси в колонну. Массовый расход питания 0,4167 кг/с (из условия), плотность смеси определим по ее средней температуре в трубопроводе по [5] таблица 5 с.347. Так как исходная смеси подается из бака при температуре 25 °С, а в колону подводится при температуре кипения 70,4°С, то ее средняя температура:
Тогда плотность смеси:
Объемный расход питания:
(3.12)
м3/с.
Для всасывающего и нагнетающего трубопровода примем одинаковую скорость течения, равную 2 м/с [2] стр.16. Тогда внутренний диаметр трубопровода:
(3.13)
м.
Выбираем по [2] с.16 стальную углеродистую трубу наружным диаметром 25 мм, толщиной стенки 2 мм, внутренним диаметром 21 мм. Фактическая скорость воды в трубе.
(3.14)
м/с.
Примем, что коррозия трубопровода незначительна. Число Рейнольдса:
(3.15)
где – вязкость исходной смеси, (определяем по [5] рисунок 1 c.398).
Определим вязкость исходной смеси, при ее средней температуре в трубопроводе t =47,7°C.
Формула для определения коэффициента трения зависит от режима движения жидкости и шероховатости трубопровода. При таком значении Re достигается турбулентный режим. Примем абсолютную шероховатость трубопровода м (определено по [5] таблица 11 с.355). Тогда относительная шероховатость
|
(3.16)
Далее получим:
1/е = 1/0,0095 = 105,3.
560/е = 560/0,0095= 58947;
Таким образом, в расчет коэффициента трения λ следует производить по [2] формула (1.7):
(3.17)
Далее для нахождения величины требуемого напора необходимо определить сумму коэффициентов местных сопротивлений. Значение данных коэффициентом зависят от вида местного сопротивления и режима движения жидкости. Для всасывающей линии (в соответствии с технологической схемой в графической части):
1) вход в трубу (принимаем с острыми краями) по [2] с.14;
2) прямоточный вентиль, необходимый для остановки подачи жидкости в случае ремонтных работ на линии или замены насоса (с учетом поправочного коэффициента k = 0,91, зависящего от величины числа Re) по [2] стр.15;
3) 2 колена с поворотом на 90°, принимаем по [2] с.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:
Потеря давления на всасывающей линии находим по [4] формула (1.2):
(3.18)
Принимаем длину трубопровода на всасывающей линии трубопровода L = 10 м.
м.
Для нагнетательной линии:
1) 2 отвода под углом 90º (коэффициент А = 1; В = 0,2) по [2] с.14
2) 3 прямоточных вентиля, необходимый для остановки подачи жидкости в случае ремонтных работ на линии, замены основного насоса при подаче исходной смеси в колону резервным насосом, замены теплообменного оборудования (с учетом поправочного коэффициента k = 0,91, зависящего от величины числа Re) по [2] с.15;
3) выход из трубы по [2] с.15.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательной линии:
С учетом высоты колонны принимаем длину трубопровода на нагнетательной линии трубопровода L = 20 м. Потеря давления на нагнетательной линии по [2] формула (1.2):
|
м.
Общие потери напора насоса по [2] с.22:
(3.19)
м
Принимаем геометрическую высоту подъема жидкости (исходя из анализа технологической схемы) НГ = 15 м
Необходимый напор насоса:
м
По [5] и [6] c.100 устанавливаем, что по заданным подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки 2К-9, для которого при оптимальных условиях работы Q = 2·10-3 м /с, Н = 22 м, . Насос обеспечен электродвигателем Siemens 10-1-1 номинальной мощностью 10 кВт, . Частота вращения вала с-1.