Сумма потерь напора на всех участках трубопровода:
Выбор насоса и двигателя
Рассмотрим сечение трубопровода, первое на участке АВ, т.е. сечение на входе в насос, так как ранее мы предопределили место расположения насоса именно на этом участке.
(24)
где z - перепад высот между первым и вторым сечением, м;
pAB - давление жидкости в месте первого сечения, H/м2;
V - скорость потока жидкости в месте второго сечения, м/с2.
Давление pAB можно определит как суммарное давление столба жидкости в сосуде 1 и абсолютного давления над поверхностью жидкости, то есть:
Тогда напор:
Полезная мощность определяется как:
Исходя из свойств перекачиваемой жидкости по таблице 8.3 подбираем центробежный химический насос Х(0)80-50-250-К, обеспечивающий в пределах оптимального КПД подачу 50 м3/ч (с учётом γ при требуемой 4 кг/с, то есть м3/ч для участка), напор 80м (при требуемом 76,8 м), при частоте вращения ротора насоса 2900 об/мин. При этом КПД насоса 64%. Кавитационный запас насоса 4,5 м. Соответственно мощность потребляемая электродвигателем (без учета КПД редуктора или вариатора):
где β=1,5 коэффициент запаса мощности по таблице 8.1 при Nn/η=8/0,64=12,5
По таблице 8.9 [1] выбираем электродвигатель 4А180M2 мощностью 30 кВт, частота вращения 5000 об/мин.
Режим работы насоса
Очевидно, что режим работы насоса (подача и напор) указанный в таблице 8.3 не подходит для рассчитываемой технологической схемы. Подачу и напор центробежного насоса можно регулировать за счёт задвижек устанавливаемых до и после насоса. Такая схема регулирования не является приемлемой связи с безвозвратными потерями мощности на сопротивление в задвижках. Второй способ регулирования подачи и напора насоса это изменение частоты вращения ротора насоса.
Исходя из условий минимального требуемого напора, приблизительную частоту вращения ротора насоса можно определить используя законы пропорциональности центробежного насоса:
(25)
где параметры с индексам 1 - относятся к требуемому режиму работы;
параметры с индексам 2 -относятся к таблице 8.3.
Откуда:
При таких оборотах ротора насоса приблизительная подача по формуле
Покажем что насос работает в бескавитационном режиме. Для этого будет достаточно показать что выполняется следующее неравенство:
(26)
где 
- давление насыщенных паров жидкости в месте установки насоса, по таблице 8.11 для температуры 250° находим 6115 Па;
- абсолютное давление жидкости в месте установки насоса, оно ровняется абсолютному давлению жидкости на участке АВ (см. выше), Па;
- потери напора на трение и местные сопротивления на участке от ёмкости 1 до насоса, м.
Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Ф.А.Шевелева (6) для доквадратичной области:
Длинна участка принимаем конструктивно:
Тогда по формуле Вейсбаха-Дарси (9) потери напора на трение по длине участка составят:
Определим местные потери напора в трубопроводной сети. На рисунке 2 видно, что местные потери напора будут наблюдаться на запорной арматуре.
По формуле 12 определяем коэффициент местного сопротивления в квадратичной области турбулентного режима. Так как на отрезке AB доквадратичная область турбулентного режима, то ξК=0. По таблице 5.2 С=75 для задвижки.
Допустимая высота всасывания определяется с учетом допускаемого кавитационного запаса, который не должен превосходить потерь напора на участке от оси насоса до поверхности заглубления всасывающего трубопровода в водоеме. Потери напора на участке трубопровода, соответствующем высоте всасывания, определяется из соотношения:
.
Насос будет установлен на горизонтальном участке трубопровода, размещенном непосредственно над поверхностью земли. Это значительно упрощает устройство фундамента и площадки для обслуживания насоса.
Абсолютное давление в плоскости всасывания:
Давление насыщенных паров воды при 2500С равна 3488,5Па
(Pнп = 3488,5Па).
Потери напора во всасывающем трубопроводе:
По формуле (11), с учетом что Hвс=0-2=2м, получаем
Так как Hк=2м, то условие 
, то есть допускаемый кавитационный запас не превосходит потери напора на данном участке
,
,5 < 12,64м.
Значит, насос можно устанавливать в принятом месте, не опасаясь кавитации.
И по формуле 11:
Тогда условие 17 примет вид:
Условие выполнено с большим запасом, значит насос работает в бескавитационном режиме.
Схема установки с насосом представлена на рисунке 2.
Рисунок 2 - Схема установки с насосом
Заключение
В результате проведенной работы была рассчитана гидравлическая система установки концентрации серной кислоты: подобран трубопровод, рассчитаны потери напора, подобран насос и двигатель к нему.
Литература
1. Гришин С.Н. Расчет трубопроводных сетей химических предприятий: учебное пособие/ С.Н. Гришин, Л.Ф. Зарипова.- Северск: СГТА, 2010.-83 с.
2. Павлов К. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Учебное пособие для вузов/Под ред. П.Г. Романкова. - 10-е изд., перераб. И доп. - Л.: Химия, 1987 - 576 с., ил.