5.3.1 Выбор диаметра трубопровода. Определим объемный расход исходного раствора:
где Gн – массовый расход раствора, подаваемого на выпаривание, кг/с;
ρ – плотность иходного раствора, кг/м3.
По заданию на проектирование Gн =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;
Нг – геометрическая высота подъема жидкости, м;
h – суммарные потери напора, м.
Принимаем высоту подъема жидкости равной Нг =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].