Гидравлический расчет

      

 м

      Суммарные потери напора на всасывающем участке  составят по формуле (3.7)

      h_вс=h_{тр вс}+h_{мс. вс}=0,291+0,035=0,326 м.

      Напорный  участок трубопровода от насоса до теплообменника

      Определяем значение гидравлического коэффициента трения для гидравлически гладких труб по формуле (3.13), 4000<Re=94603<10⁵

      

      Рассчитываем  значение толщины вязкого подслоя  о формуле (3.10)

      

 м

      Так как D>d, приходим к выводу, что трубы является гидравлически шероховатыми, поэтому необходим пересчет коэффициента гидравлического сопротивления по формуле Френкеля (3.13).

      

,

      следовательно λ=0,037.

      На  рассматриваемом участке трубопровода потери по длине составляют по формуле (3.8)

      h_{тр н1}=

= м.

      На  рассматриваемом участке трубопровода местных сопротивлений нет.

      Суммарные потери напора на напорном участке  от насоса до теплообменника равны

      h_н1=h_{тр н1}=0,815 м.

      Теплообменник

      Определяем  значение гидравлического коэффициента трения для гидравлически гладких  труб по формуле (3.13), 4000<Re=47053<10⁵

      

      Рассчитываем  значение толщины вязкого подслоя  о формуле (3.10)

      

      Так как D>d, приходим к выводу, что трубы теплообменника являются гидравлически шероховатыми и необходим пересчет коэффициента гидравлического сопротивления по формуле Френкеля (3.13).

      

      следовательно, λ=0,051.

      Потери  напора сахарного раствора на трения определим по формуле Дарси-Вейсбаха (3.8)

      h_тр=

м

      где z – число ходов теплообменников, шт, z=6 шт.;

      L_c – длина одной трубки, м, L_c=6 м.

      Расчет  потерь напора в местных  сопротивлениях теплообменника

      Для расчета потерь напора в местных сопротивлениях теплообменника необходимо вычислить площади сечения штуцеров, распределительной коробки и площадь поперечного сечения труб одного хода и рассчитать коэффициенты местных сопротивлений.

      Для определения площади сечения  штуцера, примем диаметр штуцера равным диаметру напорного трубопровода, т. е.

             (3.15)

      

 м².

      Площадь сечения распределительной коробки  одного хода теплообменника

       ,      (3.16)

      где D – внутренний диаметр кожуха, м.

 м².

      Площадь сечения труб одного хода теплообменника f_x=0,01058 м².

      Коэффициенты  местных сопротивлений  в теплообменнике:

      – при входе потока жидкости  через  штуцер в распределительную коробку (внезапное расширение)

            (3.17)

      

      – при выходе потока жидкости из распределительной  коробки в теплообменные трубки первого хода (внезапное сужение)

            (3.18)

      

.

      – при выходе потока жидкости из теплообменных труб в распределительную коробку (внезапное расширение)

            (3.19)

      

.

      – при выходе потока жидкости из распределительной  коробки через штуцер (внезапное  сужение)

            (3.20)

      

.

      

      Рис. 3.2 Схема местных сопротивлений в теплообменнике 
 

      Согласно  схеме (рис. 3.2) можно сделать вывод, что

      ζ₄ = ζ₆ = ζ₈ = ζ₁₀ = ζ₁₂ = ζ₂ = 0,388;

      ζ₅ = ζ₇ = ζ₉ = ζ₁₁ = ζ₁₃ = ζ₃ = 0,601.

      Для определения потерь напора в местных сопротивлениях теплообменника, необходимо уточнить скорость воды в распределительных камерах теплообменника

            (3.21)

      

 м/с.

      – потери напора при входе жидкости в теплообменник из штуцера

      

 м

      – потери напора при входе потока жидкости из распределительной решетки в  первый ход теплообменника (3.14)

      

 м

      – потери напора при выходе потока жидкости из теплообменных труб в распределительную камеру (3.14)

      

 м

      – потери напора при входе потока жидкости из распределительной камеры в штуцер (3.14)

      

 м

      Потери  в местных сопротивлениях теплообменника

 м

      Суммарные потери напора в теплообменнике (3.7)

      h_т=h_{тр т}+h_{мс. т}=13,59+0,327=13,917 м.

      Трубопровод от теплообменника до напорного бака

      Определяем  значение гидравлического коэффициента трения для гидравлически гладких  труб по формуле (3.12), Re=124612>10⁵

      

      Рассчитываем значение толщины вязкого подслоя о формуле (3.10)

      

 м

      Так как D>d, приходим к выводу, что трубы является гидравлически шероховатыми, поэтому необходим пересчет коэффициента гидравлического сопротивления по формуле Френкеля (3.13).

      

,

      следовательно λ=0,037.

      На  рассматриваемом участке трубопровода потери по длине составляют по формуле (3.8)

      h_{тр н1}=

= м.

      На  рассматриваемом участке трубопровода один поворот под углом 90⁰ (ξ_пов=0,5)

      Потери  напора в местных сопротивлениях по (3.14)

 м

      Суммарные потери напора на напорном участке  от насоса до теплообменника составят по формуле (3.7)

      h_н2=h_{тр н2}+h_{мс. н2}=1,59+0,051=1,641 м.

      Таким образом, общие потери в сети трубопровода и включенных в него аппаратуры определяются, как сумма потерь на всех участках трубопровода 

      ∑h=h_вс+h_н1+h_т+h_н2     (3.21)

      ∑h=0,326+0,815+13,917+1,641=16,699 м. 

      3.6 Обоснование выбранного типа насоса 

      Решающим  фактором при выборе типа насоса являются химико-физические свойства перекачиваемой жидкости. Перекачиваемый сахарный раствор является агрессивной средой, поскольку в процессе работы оборудования возможно образованием кристаллов сахара в растворе, поэтому наиболее подходящим для перекачивания данной жидкости является центробежный насос, горизонтальный, одноступенчатый, консольный типа Х общепромышленного применения исполнения О. 

      3.7 Схема насоса, описание его устройства и

      назначения  основных узлов и деталей 

      Насосы  типа Х унифицированного ряда центробежные горизонтальные одноступенчатые консольные. Предназначены для перекачивания химически активных и нейтральных жидкостей плотностью не более 1850 кг/м³, содержащих твердых включений размером до 0,2 мм, объемная концентрация которых не превышает 0,1 %. Насосы выпускают на подачу от 7 до 600 м³/ч и напор от 12 до 125 м, температура перекачиваемой жидкости от 233 до 363 К.

      Насос состоит из рабочего колеса, корпуса, вала, крышки корпуса насоса, являющейся корпусом сальника и опорного кронштейна. Подвод перекачиваемой жидкости к насосу осуществляется по оси насоса, отвод – вертикально вверх. Рабочее колесо – закрытого типа; закреплено на валу насоса

гайкой. На заднем диске рабочего колеса имеются  разгрузочные отверстия для уравновешивания осевых сил. Насосы типа Х исполнения О изготавливают с охлаждением подшипникового узла. Их применяют для перекачивания жидкостей, в том числе кристаллизирующихся (в этом случае по требованию заказчика насосы могут поставляться с рубашкой обогрева на корпусе насоса).

      Корпус  насоса – несущий. Опорная часть  его может быть изготовлена в  виде лап на корпусе насоса или  на одном из прижимных фланцев, между  которыми установлен корпус. Лапами корпус насоса закрепляют на фундаментной плите  или раме. Опорный кронштейн, прикрепляемый к корпусу, имеет вспомогательную опору со стороны муфты.

      Ротор вращается в двух подшипниковых  опорах, смазываемых консистентной  смазкой (для насосов конструктивного  исполнения О – жидкая смазка). Кронштейн  насоса имеет камеру, в которую  подается на проток охлаждающая жидкость. 

      3.8 Определение требуемого напора насоса и

      выбор марки насоса 

      Насос при работе должен сообщать жидкости, протекающей через него, энергию  необходимую для ее подъема на определенную высоту, на преодоление  разности давлений в накопительной емкости, гидравлических сопротивлений в трубопроводах и аппаратах. Требуемый напор насоса определим по следующей формуле

           (3.22)

      где Н – высота подъема жидкости, Н=12 м;

      h_вс – величина подпора жидкости, h_вс=3 м;

      P_н-Р₀ – разность давления в резервуарах, Па;

      ∑h – общие потери в сети трубопровода и включенных в него аппаратов, м

      

 м

      По  найденному требуемому напору Н_тр=33,167 м и заданной подаче V=0,00162 м³/с=5,832 м³/ч в ряду характеристик V-H насосов типа Х определяем марку насоса, соответствующую этим параметрам.

      Наиболее  соответствует насос марки Х, частота вращения вала рабочего колеса n=1450 об/мин, основные технические характеристики выбранного насоса приведены в таблице 3.2.

      

      Таблица 3.2