1.3.1 Определение давления, необходимого для создания скорости потока на выходе из трубопровода

Давление, необходимое для создания скорости потока на выходе трубопровода.

Данное давление определяется по формуле:

; (1.5)

где ρ – плотность среды, кг/м³;

ρ = 2360 кг/м³;

v – скорость потока среды, м/с;

v = 1,1м/с.

.

1.3.2 Определение давления, необходимого для преодоления трения в прямой трубе при ламинарном режиме

Давление необходимое для преодоления трения потока в прямых трубопроводе определяется по формуле:

(1.6)

значение коэффициента трения для прямых труб при ламинарном режиме течение жидкости по формуле, коэффициент равен: λ0,08.

Трубопровод имеет прямых участков:

L₁= 0,5м;

L₂= 0,5м;

L₃=0,5м;

L₄=5м;

L₅=0,45м;

L₆=3м;

L₇=3,25м;

L₈=1,5м, (перепад высоты трубопровода).

Вычислим разность давлений

До внезапного расширения:

После внезапного расширения:

где –длина трубопровода до внезапного расширения(L₁), –длина трубопровода после внезапного расширения.( L₂ - L₈ )

Общие потери равны:

1.3.3 Определение давления, расходуемого на преодоление местных сопротивлений.

Давление, расходуемое на преодоление местных сопротивлений (повороты, вентили, краны, сужения, расширения и т.п.) без учета потерь на трение, определяется по формуле :

(1.7)

Для нахождения значений коэффициентов местных сопротивлений воспользуемся таблицей 22.2

Рассчитаем давление, расходуемое на преодоление внезапного расширения.

Значение ξ определяется по таблице 22.2 в зависимости от отношения площади меньшего поперечного сечения F0 к площади большего поперечного сечения F1.

Найдем площадь меньшего поперечного сечения:

_{d0 – меньший диаметр}

Найдем площадь большего поперечного сечения:

_{d1 – больший диаметр}

Рассчитаем давление, расходуемое на преодоление сопротивления стандартного проходного вентиля.

D_у

При полном открытии значение ξ , отнесённое к скорости потока в трубе, определяется по таблице 22.13. Значение при Dy=65мм, находим из таблицы указанной выше:

.

По формуле (1,7) получим:

Для регулирования молока магнезиального применяются (при данной величине условного прохода) диафрагмовые или шланговые регулирующие органы. Выбираем для регулирования среды шланговый регулирующий орган. Его гидравлическое сопротивление приближено равно гидравлическому сопротивлению шаровому крану при небольшом угле закрытия.

Значение определяется по таблице 22.12 в зависимости от угла α=20⁰.

.

По формуле (1,7) получим:

.

Расчет давления, в точке ОК (обратный клапан)

Значение для расчета местного сопротивления обратного клапана найдём из таблицы 22.22.

Диаметр условного прохода Dy=65мм, следовательно,

Трубопровод имеет повороты на 90⁰, на месте которых устанавливаются фитинги.

Коэффициент трения определяем по таблице 22.11.

Точка 1 – угол отвода , =65 мм, ξ=0,4;

Точка 2 – угол отвода , =65 мм, ξ=0,4;

Точка 3 – угол отвода , =65 мм, ξ=0,4;

Точка 4 – угол отвода , =65 мм, ξ=0,4;

Суммарное давление, расходуемое на преодоление местных сопротивлений, получается равным:

1.3.4 Определение давления, необходимого для подъема жидкости (преодоления гидростатического давления)

Давление, необходимое для подъема жидкости определяется по формуле:

, (1.8)

где - плотность среды, кг/м³;

g – ускорение силы тяжести, м/с²;

H – высота подъема или слоя жидкости, м.

Подставив значения в формулу (11) получим,

.

1.3.5 Давление, необходимое для преодоления гидравлического сопротивления технологического аппарата

Гидравлическое сопротивления пучка труб при поперечном омывании (перпендикулярно оси труб) рассчитывается по формуле 1.5 при значении ξ определенной по формуле для шахматных пучков:

(1.9)

1.3.6 Расчет общих потерь давления

Общие потери в цеховом технологическом трубопроводе составляют:

1.4 Выбор насоса и трубопроводной арматуры

1.4.1 Выбор насоса

При выборе насоса необходимо учитывать свойства среды, расход (11,0 м³/ч) и давление. Сследует учесть, что потери давления в трубопроводе должны составлять не более 10 % от давления насоса. Исходя из этого, давление, которое должен обеспечивать насос, рассчитываем по формуле

_(1.10)

Напор, который должен обеспечивать насос, рассчитываем по формуле:

_(1.11)

Учитывая, что насос должен обеспечивать напор 36,15 м, выберем следующий насос:

Марка: АХ 50-32-200 К-СД

Подача:11,0 м³/ч

Напор: 50м

Давление: 11,8 кгс/см²

Мощность двигателя: 11 кВт

Частота вращения электродвигателя: 3000 об/мин

1.4.2 Выбор обратного клапана

Обозначение: VYC 170

Диаметр, Ду: 65 мм

Условное давление, Ру: 40 бар

Рабочая среда: агрессивные среды

Температура рабочей среды: -60 – 120 ˚С

Материал корпуса изделия: нержавеющая сталь

Функциональное назначение: обратная арматура

1.4.2 Выбор отводов

Отвод крутоизогнутый 90 гр Ду 65 ГОСТ 3262-75.

Материал детали углеродистая сталь.

Количество отводов – 4 шт.

1.4.3 Выбор запорной арматуры

Обозначение: V229

Диаметр, Ду: 65 мм

Рабочая среда: агрессивные среды

Температура рабочей среды: до 300 ˚С

Присоединение к трубопроводу: фланцевое

Метал корпуса изделия: Чугун GG-25

1.5 Расчет и выбор исполнительного устройства

Данные для расчета:

Регулируемая среда: молоко известковое;

Плотность регулируемой среды: 2360 кг/м³;

Кинематическая вязкость: 1,115*10^-4 м²/с;

Температура: 20⁰С;

Максимальный расход среды: Q_max=13 м³/ч;

Минимальный расход среды: Q_min=12 м³/ч;

Абсолютное давление среды при максимальном расходе:

До ИУ: P₁=11,644 кгс/см²;

После ИУ: P₂=11,617 кгс/см²;

Абсолютное давление среды в трубопроводе:

В начале расчетного участка: P₀=11,8 кгс/см²;

В конце расчетного участка: P_к=10,981 кгс/см²;

Абсолютное давление насыщенных паров, жидкости: р_п=0,02383 кгс/см²;

Потери давления в трубопроводе при максимальном расходе:

На прямых участках: ΔР_п=0,283 кгс/см²;

На местных сопротивлениях и в технологическом аппарате: ΔР_м=0,556 кгс/см²;

Коэффициент запаса: 1,3.

Расчет ИУ с учетом влияния трубопровода:

Определение потерь давления в трубопроводе при максимальном расходе среды без учета потерь в ИУ:

(1.11)

Определение перепада давления в ИУ при максимальном расходе среды:

(1.12)

Определение пропускной способности трубопровода K_V.T.:

(1.13)

Определение максимальной расчетной пропускной способности ИУ:

(1.14)

Необходимо выполнение условия K_V.Y.> K_V.МАКС. и D_У.

D_У=65 мм.

K_V.Y.=200 м³/ч.

Выберем ИУ соответствующее этим параметрам.

Задвижка шланговая с электроприводом ОАО "ЗЭиМ", т/ф 33а929р1, БПА98001

Диаметр условного прохода: Ду=80мм;

Давление: Ру=1,6МПа;

Присоединение к трубопроводу: фланцевое.

Рабочая среда: жидкие среды для систем водоснабжения и канализации, неагрессивные и агрессивные среды, минеральные масла и нефтепродукты.

Проверка влияния вязкости на K_V.Y.:

Re=3530*Q_max/(D_y*v); (1.15)

Re=3530*13/(65*1,115*10^-4)=6331838,57.

Re>2000, влияние вязкости не учитывается.

Проверим ИУ на возможность возникновения кавитации.

Определим коэффициент гидравлического сопротивления ИУ:

(1.16)

Определим коэффициент кавитации К_С. в зависимости от ξ:

К_С.=0,65.

Определим перепад давления на ИУ, при котором возникает кавитация:

(1.17)

ΔР_МИН.<ΔР_КАВ (0,03<7,55), следовательно кавитации не возникает (выбранное ИУ прошло проверку на возникновение кавитаций).

Определение отношения пропускных способностей ИУ и трубопровода:

n=K_V.Y./K_V.T. (1.18)

n=200/21,82=9,17.

Определение относительных расходов среды, максимального и минимального:

Предварительное значение максимального относительного расхода:

q^ПР_МАКС=K_V.МАКС./K_V.Y. (1.19)

q^ПР_МАКС=191,4/200=0,957.

Определим истинное значение относительного расхода q_МАКС..

q_МАКС.=0,98.

Определение минимального относительного расхода среды:

q_МИН=q_МАКС*(Q_МИН/Q_МАКС); (1.20)

q_МИН=0,98*(12/13)=0,905.

Определение рабочего участка расходной характеристики:

Максимальный относительный ход затвора: l_МАКС=0,93;

Минимальный относительный ход затвора: l_МИН=0,7.