Расчет диаметра трубопровода

Кафедра МАХАП

 

 

РАСЧЁТ ТРУБОПРОВОДА И ПОДБОР НАСОСА ДЛЯ УСТАНОВКИ КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

Пояснительная записка

КР.180.02.05.00 ПЗ

 

 

Преподаватель

Зарипова Л.Ф.

Студент

Шутов В.А.

 

 

Северск 2012

Содержание

 

Введение

. Задание

. Расчет трубопровода

Расчет диаметра трубопровода

Расчет потерь напора в трубопроводной сети

Расчет участка AB

Расчет участка BС и BD

Расчет участка FN и GF

Расчет участка FD

Расчет холодильника

Суммарные потери напора в сети

. Выбор насоса и двигателя

. Режим работы насоса

Заключение

Литература

 

Введение

 

Трубопроводные сети широко используются на любых химических предприятиях и предназначены для перемещения жидкостей из аппарата в аппарат. При этом зачастую они снабжены насосами, обеспечивающими необходимую производительность трубопроводов и химической аппаратуры. Для правильного выбора насоса необходимо производить расчет трубопроводных сетей, обладающих определённым гидравлическим сопротивлением.

Насосы выбирают исходя из количества перекачиваемой жидкости в единицу времени (производительности), её характеристик (температуры, давления, плотности) и из рассчитанного напора. По этим параметрам производится расчёт полезной и потребляемой электродвигателем насоса мощности, выбор типа и типоразмера насоса, а также выбор места установки насоса и его расчёт на кавитацию.

Кавитация возникает при высоких скоростях вращения рабочего колеса центробежного насоса и при перекачивании горячих жидкостей в условиях, когда происходит интенсивное парообразование в жидкости, находящейся в насосе. Кавитация приводит к быстрому разрушению насоса за счёт гидравлических ударов и усиления коррозии в период парообразования. При кавитации производительность насоса и развиваемый напор резко снижается.

В данной курсовой работе выполнен расчет установки концентрирования серной кислоты и подобран необходимый насос, обеспечивающий работу установки.

Задание

 

Установка концентрирования изображена на рисунке 1. Она работает следующим образом. Топочные газы тремя потоками поступают в концентратор, где за счет барботажа через слой серной кислоты 68-70%-ной концентрации, поступающей сюда же непрерывно, отдают ей свое тепло и концентрируют до концентрации 93-95%. Пройдя концентратор, охлажденные топочные газы выводятся на очистку, а 93-95%-ная серная кислота с температурой 230⁰С до 250⁰С с помощью насоса подается в холодильники 2, откуда после охлаждения от 35⁰С до 40⁰С поступают в хранилище 3.

Требуется провести расчет трубопровода AB, подобрать насос и выбрать место его установки. Исходные данные приведены в таблице 1 и на рисунке 1.

 

Таблица 1 - Исходные данные к расчёту

Характеристика	Единица измерения	Значение
Производительность трубопровода	кг/с	2,3
Концентрация кислоты в трубопроводах.	%
Давление в концентраторе и хранилище	МПа	0.1
Температура кислоты на выходе из концентратора	0С
Температура кислоты на выходе из холодильника	0С
Средняя температура кислоты в холодильнике	0С
Характеристики кожухотрубчатых одноходовых теплообменников: 1) диаметр теплообменных труб; 2) длина труб; 3) общее число труб.	мм м шт.	25×2 3 261

Рисунок 1 - Установка концентрирования серной кислоты

Расчет трубопровода

Расчет диаметра трубопровода

 

Далее для упрощения расчётов будем принимать температуры участков AB, CD 250⁰ и 40⁰ соответственно. Среднюю температуру внутри холодильников 2 - 145⁰. Все табличные значения параметров (плотность, вязкость и т.д.) определяем пользуясь приёмами интерполяции.

Рассчитываем трубопровод по максимальному объемному расходу и максимальной скорости коррозии. При t=250°С и концентрации кислоты 95%, она имеетплотность =1601кг/м ³.

Можем определить максимальный объемный расход:

 

(1)

 

где - массовый расход жидкости, кг/с;

- плотность жидкости;

Рассчитаем диаметр трубопроводной сети, отвечающей экономической скорости течения кислоты. Задаемся рядом значений скорости: 0,75 м/с; 0,9 м/с; 1,1 м/с; 1,25 м/с (таблица 3.1) [1] и определяем соответствующие диаметры по формуле (2):

 

(2)

 

где Q - объемный расход;

V_эк - экономическая скорость.

Сопоставляя полученные значения диаметров с данными таблицы 3.1 [1] можно сказать, что экономической скорости 0,75 м/с соответствует диаметр 0,047 м. По таблице 3.2, исходя из коррозионной стойкости, в качестве конструкционного материала принимаем коррозионно-стойкую сталь 10Х17Н13М2Т. Толщина стенки трубы согласно формуле (3) должна составлять:

 

(3)

 

где k =1 - глубинный показатель, определенный по таблице 3.2;

n =1 - срок службы трубопровода.

По таблице 3.5 выбираем трубу из коррозионно-стойкой стали 10Х17Н13М2Т, 55х2,5 с внутренним диаметром 50 мм.