Курсовой проект - Расчет насоса и теплообменного аппарата - файл n1.doc

приобрести
Курсовой проект - Расчет насоса и теплообменного аппарата
скачать (308.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc309kb.22.08.2012 11:00скачать

n1.doc



Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

ГОУ ВПО «Омский государственный технический университет»

Кафедра «Машины и аппараты химических производств»

Пояснительная записка к домашнему заданию

Тема: «Расчет насоса и теплообменного аппарата»

Вариант № 10


Выполнил студент

группы ХТБ-316

Леонов В. Е.

Проверил

профессор Калекин В. С.
Омск-2009

Содержание

Введение стр. 3

1. Насос стр. 3

2. Кожухотрубчатый теплообменник стр. 4

1. Расчет центробежного насоса стр. 5

1.1. Задание стр. 5

1.2. Решение стр. 5 2. Расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата стр. 8 2.1. Задание стр. 8

2.2. Решение стр. 8

3. Библиографический список стр. 13


Введение

1. Насос

Для того чтобы выбрать соответствующий насос, необходимо найти напор, развиваемый насосом, а также мощность насоса.

Напор насоса – энергия, сообщаемая насосом единице веса перемещаемой жидкости.





Полезная мощность – мощность, сообщаемая насосом перемещаемой жидкости:









М
ощность на валу (эффективная):
Коэффициент полезного действия насоса – произведение трех коэффициентов, характеризующих отдельные виды потерь энергии в насосе:


П
отери энергии в насосе подразделяются на гидравлические, объемные и механические.

Гидравлические потери энергии связаны с трением жидкости и вихреобразованием в проточной части.

Теоретический напор, создаваемый насосом, больше действительного напора на величину гидравлических потерь:





Гидравлический КПД – отношение действительного напора к теоретическому:





Объемные потери связаны с перетеканием жидкости через зазоры из области повышенного в область пониженного давления, а также утечками через уплотнения. Часть теряемой энергии учитывается объемным КПД:





К механическим потерям относят трение в подшипниках, в уплотнениях вала, потери на трение жидкости о нерабочие поверхности рабочих колес (дисковое трение). Величина механических потерь оценивается механическим КПД:




Значения КПД насосов находятся в пределах 0,6-0,9.

М
ощность насоса:

[1]

2. Кожухотрубчатый теплообменник

При выполнении тепловых расчетов трубчатых теплообменных аппаратов коэффициент теплопередачи обычно определяется по формуле для плоской стенки:
П
ри проектировании новых теплообменных аппаратов обязательно нужно учесть возможность загрязнения теплообменной поверхности и принять соответствующий запас. Учет загрязнения поверхности производят двумя способами: либо путем введения так называемого коэффициента загрязнения

н
а который умножается коэффициент теплопередачи, рассчитанный для чистых труб:

л
ибо путем введения термических сопротивлений загрязнений:

К
оэффициенты теплопередачи, входящие в уравнения, определяются из критериальных выражений вида Nu=f(Re;Pr;Gr).

При подборе стандартизированного теплообменника задаются ориентировочным значением коэффициента теплопередачи K. Затем по справочникам подбирают теплообменник и далее проводят расчет поверхности теплопередачи по рассмотренной схеме. При удовлетворительном совпадении расчета площади теплообмена тепловой расчет теплообменника заканчивают и переходят к его гидравлическому расчету, целью которого является определение гидравлического сопротивления теплообменника [1].

1. Расчет центробежного насоса

1.1. Задание

П






одобрать насос для перекачивания воды при из открытой емкости в аппарат, работающий под избыточным давлением 0,2 МПа. Расход воды геометрическая высота подъема длина трубопровода на линии нагнетания длина трубопровода на линии всасывания На линии нагнетания 2 вентиля, 2 отвода под углом с радиусом загиба на линии всасывания 1 вентиль.

1
.2. Решение

С
корость течения жидкости в насосе изменяется в пределах Принимаем скорость течения воды

Из уравнения для объемного расхода перекачиваемой жидкости находим диаметр трубопровода:





О
пределим критерий Рейнольдса:

г


де - плотность воды (прил. 6) [2];

- динамический коэффициент вязкости воды при (прил. 10) [2].
Значение средней шероховатости для стальных труб с незначительной коррозией (прил. 7) [2]:



Относительная шероховатость:





Определяем коэффициент трения:




Определяем сумму коэффициентов местных сопротивлений отдельно для всасывающей и нагнетательной линий (прил. 8) [2]:

Для всасывающей линии:

1
) вход воды в трубопровод:
2
) прямоточный вентиль:
С
умма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:





Потерянный напор во всасывающей линии:
Д
ля нагнетательной линии:

1) прямоточные вентили:
2
) отводы: коэффициент A=1, коэффициент B=0,11;
3
) выход из трубы:
Сумма коэффициентов местных сопротивлений в
нагнетательной линии:
Потерянный напор в
нагнетательной линии:
О
бщие потери напора:

Н
аходим полный напор насоса:

П
одобный напор при заданной производительности обеспечивается центробежными насосами.

Определяем полезную мощность насоса:

К


ПД центробежного насоса изменяется в пределах 0,4-0,7. Принимаем и

Н
айдем мощность на валу двигателя:

П
о таблице (прил. 21) [2] устанавливаем, что заданным подаче и напору больше всего соответствует центробежный насос марки Х45/54. Насос обеспечен электродвигателем А02-62-2.

2. Расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата

2.1. Задание

Р



ассчитать и подобрать нормализованный кожухотрубчатый теплообменник для теплообмена между двумя вводно-органическими растворами. Горячий раствор (фенол) в количестве охлаждается от до Начальная температура холодного раствора (воды) равна Допустимая потеря давления 0,015 МПа.

2.2. Решение

В качестве охлаждающего агента принимаем воду, имеющую начальную температуру

к
онечную температуру

П
римем следующую схему распределения температур в теплообменнике:





т
огда средняя разность температур теплоносителей будет

:
При средней температуре воды

е
е свойства:

плотность (прил. 6) [2]

в
язкость (прил. 10) [2]

у
дельная теплоемкость

т
еплопроводность

С
войства фенола при средней его температуре

с
ледующие:

плотность (прил. 6) [2]

в
язкость (прил. 30) [2]

у
дельная теплоемкость (прил. 15) [2]

т
еплопроводность

Н
аправим фенол в трубное пространство теплообменника.

Предварительный тепловой расчет аппарата.
Массовый расход фенола:

т
епловой поток в аппарате:

р
асход воды, необходимой для охлаждения фенола:

о
бъемный расход воды:

П
ринимаем предварительно значение коэффициента теплопередачи (прил. 23) [2]:

О
риентировочная площадь поверхности теплообмена:

В
ыбираем предварительно (прил.25) [2] теплообменник со следующими параметрами:

поверхность теплообмена

д
иаметр кожуха D=400 мм, длина труб l=3000 мм (трубы диаметром 25x2).

Уточненный тепловой расчет по первому варианту.
Скорость фенола в трубах теплообменника

г

де - площадь сечения трубного пространства (прил. 27) [2].
Значение критерия Re для фенола:

К
ритерий Прандтля для фенола:

П
оскольку режим течения – ламинарный, значение критерия Nu для фенола определим по рис. 8. 2. [2]:
З
начение коэффициента теплоотдачи для фенола:


Значение коэффициента теплоотдачи для воды примем (прил. 24) [2]

Т
ермические сопротивления (прил. 20) [2] со стороны фенола

с
о стороны воды

Т
ермическое сопротивление стенки

г

де - теплопроводность стали (прил. 17) [2]
Общий коэффициент теплопередачи:

У
точненная площадь поверхности теплообмена:

П
ринимаем теплообменник (прил.25) [2] с площадью поверхности

д
иаметр кожуха D=800 мм, длина труб l=4000 мм (трубы диаметром 20x2).

Гидравлический расчет теплообменника.
Для расчета гидравлического сопротивления найдем дополнительные исходные данные.

Ориентировочная величина диаметра штуцера подачи фенола

С
корость фенола в штуцерах теплообменника

О
пределяем потери давления на следующих участках теплообменника:

при входе фенола в распределительную камеру:




при входе фенола в трубы

п
ри выходе фенола из труб:

п
ри выходе фенола из распределительной камеры:





Значение средней шероховатости для стальных труб с незначительной коррозией (прил. 7) [2]

О
тносительная шероховатость

О
пределяем коэффициент трения

Г
идравлическое сопротивление за счет трения

О
бщее сопротивление трубного пространства

Э
то сопротивление значительно меньше допустимой условием задачи потери давления в теплообменнике, значит, выбранный теплообменник подходит.


Библиографический список

1. Калекин В. С. Процессы и аппараты химической технологии: Гидромеханические и тепловые процессы: Учеб. пособие. В 2 ч. – Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. Ч. 1. – 212 с.

2. Ануфриенко А. Л., Калекин В. С. Процессы и аппараты химической технологии. Гидромеханические и тепловые процессы: Учеб. пособие для практических занятий и самостоятельной работы студентов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. 124 с.

3. Процессы и аппараты химической технологии: Методические указания. Составитель И. А. Назаренко.




Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации