Пример расчета гидравлического трубопровода

5,0 кг/с 30% -го раствора уксусной кислоты в воде подается из ре вуара с давлением 1 ат в ректификационную колонну, абсолютное давление в которой рабс= 0,80 ат. Точка подачи раствора в колонну расш жена на 8,0 м выше уровня раствора в резервуаре (рис. 1.36). Длина трубопровода от резервуара до теплообменника 600м; на этом участке имеется нормальная диафрагма с диаметром отверстия 48 мм, две движки, один вентиль и 12 плавных поворотов на 90° при относительном радиусе порота R0/d=4. В четырехходовом кожухотрубчатом теплообменнике раствор подогревается от 15 до 90°С. Теплообменный аппарат (ТОА) имеет общее числи труб 206, их длина 4,0 м и диаметр 25х2 мм. Температура внутренней поверхности стенок труб, внутри которых проходит нагреваемый раствор, составляет 97°С. Длина трубо­провода от теплообменника до ректификационной колонны 6,0м; на этом участке установлена задвижка и имеются два поворота: один на 90 и один на 120° при R0/d=3.
Требуется выбрать оптимальный с точки зрения приведенных затрат диаметр трубопровода и подобрать марку насоса, устанавливаемого на уровне исходного резервуара.

Рис. 1.36 – Схема подачи жидкости через теплообменный аппарат
Скачать решение(153.97 Кб) скачиваний205 раз(а)

Задание 1-1. Газ с температурой t0 выходит из реактора, работающего под разрежением ?р по отношению к атмосферному давлению, проходит очистку от пыли в циклоне и затем поступает в адсорбер с неподвижным сло­ем моносферических частиц адсорбента.

Расход газа G, кг/с. Перед адсорбером газ охлаждается в кожухотрубчатом теплообменнике, имеющем следующие характеристики: диа­метр кожуха Dк, длина труб l, диаметр штуцеров dш, диаметр труб dтр=25x2 мм. Диаметр адсорбера D, высота слоя адсорбента Н, диаметр частиц адсорбента d.
Гидравлическая сеть имеет нормальную диафрагму с модулем т. л, задвижек, пг плавных поворотов на 90° (R0/dтр=4). Общая длина трубо­провода Ь. На выходе из сети (рис. 1.37) давление атмосферное.
Подобрать оптимальный диаметр стального трубопровода и венти­лятор, обеспечивающий заданный расход газа (табл. 1.3, 1.4). Диаметр трубопровода выбирается для участка гидравлической сети наибольшей длины L от реактора до теплообменника. Цена 1 кВт·ч электроэнергии -см. пример 1.30. (Изменение цен не изменяет принципа расчета.) Газ может подаваться в трубное пространство одноходового теплообменника или в межтрубное пространство без перегородок.

 

Задание 1-2. В абсорбере непрерывного действия производится очи­стка газа от примесей при атмосферном давлении. 
Расход газа Vг (при нормальных условиях), его начальная темпе­ратура t0. В циклоне газ предварительно обеспыливается и затем охла­ждается в теплообменнике до температуры t1; после абсорбера газ по­ступает в газохранилище, где поддерживается избыточное давление ?р (рис. 1.38).

Рис. 1.38. Схема установки к заданию 1-2: Аб - абсорбер; В - вентилятор; Т - теплообменник; ГХ - газохранилище; Ц - циклон Д - диафрагма; 3 - задвижка

Колонный насадочный абсорбер имеет диаметр D и высоту слоя насадки Н. Плотность орошения насадки Г, м3/(м2·с). Наибольший по протяженности участок гидравлической сети от абсорбера до газохранилища имеет длину L1. Длина участка от теплообменника до абсорбера L2 и от начала трубопровода до теплообменника - L3. На трубопроводе име­ются: нормальная диафрагма с модулем m, n1 задвижек и n2 плавных поворотов на 90? с R0/d=4. Теплообменник кожухотрубчатый с тру­бами 25x2 мм и длиной l; диаметр кожуха Dк и внутренний диаметр штуцеров dш.

Рассчитать значение оптимального диаметра трубопровода (по участ­ку наибольшей длины) и подобрать вентилятор, обеспечивающий задан­ный расход газа. Перепад давления при прохождении газом орошаемой насадки ?рcp, приближенно можно рассчитать через перепад давления ?рcух, на сухой насадке: ?рор = ?рcух ехр (b·Г), где b=180 с/м.