Расчет трубопроводной сети и выбор насоса

5.3.1 Выбор диаметра трубопровода. Определим объемный расход исходного раствора:

где G_н – массовый расход раствора, подаваемого на выпаривание, кг/с;

ρ – плотность иходного раствора, кг/м³.

По заданию на проектирование G_н =3 кг/с. Плотность исходного раствора равна ρ=1173 кг/м³. Тогда по формуле (5.13):

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода примем одинаковую скорость течения, равную ω =2 м/с [1] с.16. Тогда диаметр трубопровода равен:

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 57 мм, толщиной стенок 3,5 мм. [1] с.16. Внутренний диаметр трубы составит d =50 мм. Фактическая скорость воды в трубе по уравнению:

5.3.2 Расчет гидравлического сопротивления трубопровода. Примем, что коррозия трубопровода незначительна. Тогда Δ=0,2 мм (по [1] с.14). Относительная шероховатость труб по [1] с.14:

Далее получим:

1/е=250; 560/е=140000; 10/е=2500.

Определим потери на трение и местные сопротивления. Для этого определим число Рейнольдса по уравнению (5.7):

Отсюда следует, что режим автомодельный (т.к. Re больше 560/е).

Таким образом, в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт коэффициента трения λ следует проводить по [1] формула (1.6):

Определим сумму коэффициентов местных сопротивлений по формуле:

Примем по [1] с.14-15 значения коэффициентов имеющихся местных сопротивлений:

1) вход в трубу (принимаем с острыми краями) ξ ₁=0,5;

2) выход из трубы ξ ₂=1,1;

3) прямоточный вентиль при диаметре труб 50 мм: ξ ₄=0,592;

4) колено под углом 90° при диаметре труб 25 мм: ξ ₅=1.

По монтажной схеме, представленной на рисунке 5.3 видно, что число колен равно 6, число вентилей – 2, регулирующий вентиль – 1.

1 – емкость с исходным раствором; 2 – насос; 3 – выпарной аппарат

Рисунок 5.3 – Монтажная схема насоса

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:

Потерю давления определим по [1] формула (1.2):

где L – длина трубопровода.

Принимаем длину трубопровода L =30 м. Тогда

5.3.3 Выбор насоса. Находим потребный напор насоса по [1] формула (1.33):

где p ₁ – давление в емкости, из которой перекачивается исходный раствор, Па;

p ₂ – давление в выпарном аппарате, Па;

Н_г – геометрическая высота подъема жидкости, м;

h – суммарные потери напора, м.

Принимаем высоту подъема жидкости равной Н_г =6 м.

Примем, что емкость, из которой перекачивается исходный раствор, находится под атмосферным давлением, т.е. р ₁=101325 Па. Давление в выпарном аппарате р ₂=19620 Па (примем равным давлению вторичного пара). Потребный напор насоса составляет:

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами.

Полезную мощность насоса определим по [1] формула (1.32):

Принимаем , найдем мощность на валу двигателя по [1] уравнение (1.34):

где коэффициент полезного действия насоса;

коэффициент полезного действия передачи от электродвигателя к насосу.

Заданным подаче и напору более всего соответствует центробежный секционный насос марки Х8/18, для которого при оптимальных условиях работы Q =5,5·10^-3 м /с, Н =10,5 м, . Насос обеспечен электродвигателем номинальной мощностью N _н=3 кВт. Частота вращения вала [1].