4.2. Расчёт диаметров трубопроводов

Для расчета внутреннего диаметра трубы используя следующее уравнение:

В результате расчета получаем диаметр трубопровода. Далее по ГОСТ 8732-78 выбираем стандартный диаметр и толщину стенки трубопровода. Диаметр подбираем таким образом, чтобы диаметр расчетный попадал в диапазон стандартного диаметра за вычетом толщины стенки.

Позиция трубопровода	Плотность, кг/м3	Расход, кг/с	Скорость потока, м/с	Расчетный диаметр, м	Диаметр по ГОСТ 8732-78
Ввод смеси паровой фазы (из кипятильника)	2,066	3,672	25	0,301	325х8
Ввод конденсата в виде флегмы	845,400	1,009	2	0,028	38х2,5
Выход лк в паровой фазе с верха колонны	2,410	2,337	25	0,222	245х8
Подача питания в колонну	916,600	5,000	2	0,059	68х4
Выход кубового остатка	927,300	3,672	2	0,050	57х3,5
Подача нас. пара в подогреватель	1,536	0,434	25	0,120	140х5
Отвод конденсата из подогревателя	934,140	0,434	2	0,017	25х2,5
Подача нас. пара в испаритель	2,358	0,490	30	0,094	108х4
Отвод конденсата из испарителя	919,800	0,490	2	0,018	25х2,5
Подача в дефлегматоре	997,000	21,910	2	0,118	140х5
Подача в холод. дистиллата	997,000	3,470	2	0,047	57х3,5
Подача в холод. куба	997,000	19,200	2	0,111	127х5
Отвод в дефлегматоре	997,000	21,910	2	0,118	140х5
Отвод в холод. дистиллата	997,000	3,470	2	0,047	57х3,5
Отвод в холод. куба	997,000	19,200	2	0,111	127х5
Отвод дистиллата из холодильника	868,912	1,328	2	0,031	38х2,5
Отвод кубового остатка из холодильника	1037,693	3,672	2	0,047	57х3,5

Все трубопроводы изготавливаются из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т.

4.3. Расчёт насосного оборудования

4.3.1 Расчет насосов для подачи исходного сырья

Насос перекачивает сырье из ёмкости Е1 через подогреватель в колонну.

Величина подачи:

Напор рассчитываем по формуле для проектируемого насоса:

- геометрическая высота подачи на 11 тарелку снизу.

Рис. 4.3. Условная схема подачи исходной смеси в колонну.

– давление в емкости равно давлению в колонне, значит

Н =

Согласно условию задания:

;

расход исходной смеси составляет: ;

эквивалентный диаметр и длина участка:

Скорость потока на данном участке сети составляет:

Значение критерия Рейнольдса для данного участка:

Согласно заданию, трубопровод изготовлен из стали и имеет незначительное количество следов коррозии, поэтому для данного участка значение абсолютной шероховатости принимается равным [3, с.14]:

Относительная шероховатость труб определяется по формуле:

Найденное значение критерия Рейнольдса находится в пределах:

что соответствует турбулентному режиму течения жидкости в зоне смешанного трения. Для данной зоны значение коэффициента трения рассчитывается по формуле:

Значения коэффициентов местных сопротивлений в общем случае зависят от вида местного сопротивления и режима движения жидкости. Для наиболее распространённых типов местных сопротивлений значения их коэффициентов приведены в приложении XIII [1].

Согласно техническому заданию и схеме узла на данном участке сети присутствуют следующие местные сопротивления:

1. Вход в трубу из ёмкости: ;

2. Колено : ;

3. Отводы под углом ;

4. Выход из трубы в насосную установку: ;

Сумма местных сопротивлений на участке: .

По найденным величинам и формулам 2.1 и 2.2 рассчитываются потери давления ( ) и напора ( ) на данном участке:

Согласно условию задания: исходная смесь проходит через подогреватель – вертикальный одноходовой ( кожухотрубный теплообменник с характеристиками:

Диаметр труб: , длина труб: , общее число труб: .

Температура смеси на входе в ТО: , на выходе: .

Диаметр кожуха
Диметр труб
Число ходов по трубам
Общее число труб
Длина труб
Поверхность теплообмена

Расход исходной смеси составляет: .

Скорость потока в трубном пространстве одного хода ТО составляет:

Значение критерия Рейнольдса для ТО:

Согласно заданию, теплообменник изготовлен из стали и имеет незначительное количество следов коррозии, поэтому значение абсолютной шероховатости принимается равным [3, с.14]:

Относительная шероховатость труб определяется по формуле:

Найденное значение критерия Рейнольдса находится в пределах:

что соответствует турбулентному режиму течения жидкости в зоне смешанного трения. Для данной зоны значение коэффициента трения рассчитывается по формуле:

Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в трубном пространстве теплообменника равны:

1. Вход в камеру: ;

2. Вход в трубы одного хода: ;

3. Поворот на 180:

4. Выход из труб одного хода: ;

Сумма местных сопротивлений в ТО:

По найденным величинам и формулам, аналогичным ф. 2.1 и 2.2, с учётом числа ходов в ТО рассчитываются потери давления ( ) и напора ( ):

Потерями на участке Т3 пренебрегаем поскольку данный участок довольно короткий и на нем отсутствуют фланцы, сужения, клапаны, вентили.

По Q и H из «Технических характеристик центробежных насосов» (стр.38 [1]):

Выбираем центробежный насос марки Х20/18 с характеристиками:

величина подачи:

напор:

число оборотов рабочего колеса:

мощность, передаваемая насосу:

КПД двигателя:

КПД передачи двигатель-насос: (т.к. двигатель и насос на общем валу).

Мощность насосной установки:

Насос Н2 выбираем такой же марки и характеристиками, т.к. он выполняет аналогичную функцию и служит резервным сырьевым насосом.