Xreferat.com » Рефераты по промышленности и производству » Расчет насоса и теплообменного аппарата

Расчет насоса и теплообменного аппарата

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

1. Насос

2. Кожухотрубчатый теплообменник

1. Расчет центробежного насоса

1.1 Задание

1.2 Решение

2. Расчет кожухотрубчатого теплообменного аппарата

2.1 Задание

2.2 Решение

3. Библиографический список

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.


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Полезная мощность – мощность, сообщаемая насосом перемещаемой жидкости:


Расчет насоса и теплообменного аппарата

Расчет насоса и теплообменного аппарата


Мощность на валу (эффективная):

Коэффициент полезного действия насоса – произведение трех коэффициентов, характеризующих отдельные виды потерь энергии в насосе:


Расчет насоса и теплообменного аппарата

насос мощность гидравлический энергия

Потери 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:

Расчет насоса и теплообменного аппарата


Гидравлический КПД – отношение действительного напора к теоретическому:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


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:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


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:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


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

Мощность насоса:


Расчет насоса и теплообменного аппарата [1]


2. Кожухотрубчатый теплообменник


При выполнении тепловых расчетов трубчатых теплообменных аппаратов коэффициент теплопередачи обычно определяется по формуле для плоской стенки:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


При 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 на который умножается коэффициент теплопередачи, рассчитанный для чистых труб:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


либо путем введения термических сопротивлений загрязнений:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Коэффициенты 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


Расчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппарата


Подобрать 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.

Расчет насоса и теплообменного аппарата


1.2 Решение


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Скорость течения жидкости в насосе изменяется в пределах Принимаем скорость течения воды

Из уравнения для объемного расхода перекачиваемой жидкости находим диаметр трубопровода:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Определим критерий Рейнольдса:

где - 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]:

Расчет насоса и теплообменного аппарата

Относительная шероховатость:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Определяем коэффициент трения:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


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

Для всасывающей линии:

Расчет насоса и теплообменного аппарата1) вход воды в трубопровод:

Расчет насоса и теплообменного аппарата

2) прямоточный вентиль:

Расчет насоса и теплообменного аппарата

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Потерянный напор во всасывающей линии:

Расчет насоса и теплообменного аппарата

Для нагнетательной линии:

1) прямоточные вентили:

Расчет насоса и теплообменного аппарата

2) отводы: коэффициент A=1, коэффициент B=0,11;

Расчет насоса и теплообменного аппарата

3) выход из трубы:


Сумма коэффициентов местных сопротивлений вРасчет насоса и теплообменного аппарата нагнетательной линии:

Потерянный напор в нагнетательной линии:


Расчет насоса и теплообменного аппарата

Расчет насоса и теплообменного аппарата


Общие потери напора:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Находим полный напор насоса:

Расчет насоса и теплообменного аппарата

Подобный напор при заданной производительности обеспечивается центробежными насосами.

Определяем полезную мощность насоса:


Расчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппарата


КПД центробежного насоса изменяется в пределах 0,4-0,7. Принимаем и Расчет насоса и теплообменного аппаратаНайдем мощность на валу двигателя:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


По 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


Расчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппарата

Рассчитать 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 Расчет насоса и теплообменного аппаратаконечную температуру Расчет насоса и теплообменного аппаратаПримем следующую схему распределения температур в теплообменнике:


Расчет насоса и теплообменного аппарата

Расчет насоса и теплообменного аппарататогда средняя разность температур теплоносителей будет


Расчет насоса и теплообменного аппарата:

При средней температуре воды


Расчет насоса и теплообменного аппарата

ее свойства:

плотность (прил. 6) [2]

Расчет насоса и теплообменного аппарата

вязкость (прил. 10) [2]

Расчет насоса и теплообменного аппаратаудельная теплоемкость

Расчет насоса и теплообменного аппарататеплопроводность

Расчет насоса и теплообменного аппаратаСвойства фенола при средней его температуре


Расчет насоса и теплообменного аппаратаследующие:


плотность (прил. 6) [2]

Расчет насоса и теплообменного аппаратавязкость (прил. 30) [2]

Расчет насоса и теплообменного аппаратаудельная теплоемкость (прил. 15) [2]

Расчет насоса и теплообменного аппарататеплопроводность

Расчет насоса и теплообменного аппаратаНаправим фенол в трубное пространство теплообменника.

Предварительный тепловой расчет аппарата.

Массовый расход фенола:


Расчет насоса и теплообменного аппарататепловой поток в аппарате:

Расчет насоса и теплообменного аппаратарасход воды, необходимой для охлаждения фенола:

Расчет насоса и теплообменного аппаратаобъемный расход воды:

Расчет насоса и теплообменного аппарата

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

Расчет насоса и теплообменного аппаратаОриентировочная площадь поверхности теплообмена:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


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

поверхность теплообмена Расчет насоса и теплообменного аппаратадиаметр кожуха D=400 мм, длина труб l=3000 мм (трубы диаметром 25x2).

Уточненный тепловой расчет по первому варианту.

Скорость фенола в трубах теплообменника


Расчет насоса и теплообменного аппарата


где - площадь сечения трубного пространства (прил. 27) [2].


Значение критерия Re для фенола:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Критерий Прандтля для фенола:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Поскольку режим течения – ламинарный, значение критерия Nu для фенола определим по рис. 8. 2. [2]:

Расчет насоса и теплообменного аппарата


Значение коэффициента теплоотдачи для фенола:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


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

Расчет насоса и теплообменного аппаратаТермические сопротивления (прил. 20) [2] со стороны фенола


Расчет насоса и теплообменного аппарата


со стороны воды


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Термическое сопротивление стенки


Расчет насоса и теплообменного аппаратаРасчет насоса и теплообменного аппарата


где - теплопроводность стали (прил. 17) [2]

Общий коэффициент теплопередачи:


Расчет насоса и теплообменного аппарата

Уточненная площадь поверхности теплообмена:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Принимаем теплообменник (прил.25) [2] с площадью поверхности Расчет насоса и теплообменного аппаратадиаметр 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


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Скорость фенола в штуцерах теплообменника


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Определяем потери давления на следующих участках теплообменника:

при входе фенола в распределительную камеру:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


при входе фенола в трубы


Расчет насоса и теплообменного аппарата


при выходе фенола из труб:

Расчет насоса и теплообменного аппарата


при выходе фенола из распределительной камеры:


Расчет насоса и теплообменного аппарата


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

Расчет насоса и теплообменного аппаратаОтносительная шероховатость


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Определяем коэффициент трения


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Гидравлическое сопротивление за счет трения


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Общее сопротивление трубного пространства


Расчет насоса и теплообменного аппарата


Это 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.

Размещено на

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: