Для перекачивания исходной смеси из емкости в подогреватель, а также для перекачивания флегмы из распределителя обратно в колонну и для отвода из емкостей дистиллята и кубового остатка используют центробежные насосы.
Исходная смесь перекачивается при t = 180С из емкости в аппарат, работающий под давлением 0,1 М Па. Расход смеси 7500 кг/ч, геометрическая высота подъема смеси 15м, длина трубопровода на линии всасывания 10м, на линии нагнетания 20м. На линии всасывания установлены два прямоточных вентиля и три отвода под углом 900. На линии нагнетания установлен один прямоточный вентиль и три отвода под углом 900. Отношение радиуса изгиба к внутреннему диаметру трубопровода равно четырем. Примем скорость течения смеси для всасывающего и нагнетательного трубопроводов одинаковой и равной w = 1,5 м/с (см. [2], стр.16). Внутренний диаметр трубопровода равен
где
Выбираем стальную трубу (материал углеродистая сталь с незначительной коррозией), наружным диаметром 45 мм, толщиной стенки 3,5 мм (см. [2], стр.16), тогда внутренний диаметр трубы 38 мм, а фактическая скорость смеси в трубе
|
|
Определение потерь на трение и местных сопротивлений.
Определяем режим течения смеси
где
- динамический коэффициент вязкости исходной смеси при 180С (см. [1], стр.529, рис. V).
Режим течения турбулентный. Примем абсолютную шероховатость труб равной D = 2×10-4 м (трубы стальные, бывшие в эксплуатации, с незначительной коррозией, см. [2], стр.14).
Тогда относительная шероховатость труб будет равна
В турбулентном потоке различают три зоны для которых коэффициент трения l рассчитывают по различным формулам. Для определения необходимой формулы находим значения следующих отношений
Очевидно, что в нашем случае имеет место неравенство , тогда мы имеем дело со смешанным трением в трубопроводе
Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений:
для всасывающей линии
вход в трубу (с острыми краями) x1 = 0,5
прямоточный вентиль: x2 = x× К, где К = 0,89; x = 0,83, тогда x2 = 0,83×0,89 = = 0,74
Отводы: коэффициент А = 1,0, коэффициент В = 0,11, тогда x3 = 0,11 (см. [1], стр.494, табл. XIII);
Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии
åx = x1 +2x2 +3x3 = 0,5+2×0,74+3×0,11 = 2,31
Потерянный напор во всасывающей линии находим по формуле:
для нагнетательной линии
выход из трубы x1 = 1
вентиль прямоточный x2 = 0,74
отводы x3 = 0,11 (см. [1], стр.496, табл. XIII).
Сумма коэффициентов местных сопротивлений равна
åx = x1 +x2 +3x3 = 1 + 0,74 + 3 × 0,11 = 2,07
Потерянный напор в нагнетательной линии
Общие потери напора
hп = hп. вс + hп. наг = 1,97 + 1,97 = 3,90 м
9.2. Выбор насоса
Находим полный напор, развиваемый насосом
|
|
Полезная мощность, затрачиваемая на перекачивание жидкости
Мощность на валу двигателя
где h = hн × hп × hд = 0,72 - общий КПД насосной установки, представляющий собой произведение КПД насоса hн; КПД передачи hп и КПД двигателя hд.
По источнику [2], стр.38, табл.1, устанавливаем, что заданным подаче и напору, более всего соответствует центробежный насос марки X8/30, для которого при оптимальных условиях работы Q = 2,4×10-3 м3/с; Н = 30м. Насос снабжен электродвигателем ВАО-32-2, номинальной мощностью N = 4 кВт с частотой вращения вала n = 48,3 с-1.
Предельная высота всасывания.
Определяем запас напора, необходимый для исключения кавитации
Высота всасывания не должна превышать следующего значения
Нвс £ А - ht - hп. вс - hкав = 11,42 - 0,34 – 1,97 – 0,89 = 8,22м
где А - атмосферное давление, выраженное в метрах столба, перекачиваемой жидкости.
Примем, что атмосферное давление равно 1,01×105Па, а p=r× g× h, тогда h =A=
= p/rg = 1,01×105/ 937×9,81 = 11,42м.
ht - давление насыщенного пара всасываемой жидкости. Для нахождения величины ht определяем давление насыщенных паров ацетона и воды при 180С: Pмет = 75 мм. рт. ст; Pвод = 14 мм. рт. ст. (см. [1], стр.538, рис. XIV).
Парциальные давления определяем по формуле:
pац = Рац ×x1 = 75×0,158 = 11,85 мм. рт. ст.
pвод = Рвод ×(1 - x1) = 14×0,842 = 11,78 мм. рт. ст.
Общее давление смеси газов равно р = рмет + рвод = 23,64 мм. рт. ст. = 3150,9 Па, тогда ht = p/r×g = 3150,9 / 937×9,81 = 0,34.
При установке насоса следует учитывать, что высота его расположения над уровнем жидкости в емкости не должна превышать значения Нвс.