Расчет ректификационной колонны (стр. 6 из 7)
Потери напора по длине:
, (3.16) 
.Согласно расчётной схеме на напорном участке трубопровода от насоса до теплообменника имеется один вид местного сопротивления – главный поворот ξ=0,5
.Суммарные потери напора на участке напорного трубопровода от насоса до теплообменника:
.Расчёт сопротивления теплообменника
Определим напор теряемый в местных сопротивлениях теплообменника ( рис 1)
, 
.Предварительно вычисляем площади на различных участках.
Рисунок 2— Коэффициенты местных сопротивлений теплообменника
Площадь поперечного сечения штуцера
, (3.18) 
Площадь поперечного сечения крышки (свободного сечения аппарата)
, (3.19) 
.Площадь поперечного сечения 28-и труб одного хода теплообменника:
, (3.20) 
.Скорость и скоростной напор в соответствующих сечениях:
, 
, 
.Коэффициент местных сопротивлений:
а) при входе через штуцер в крышку (внезапное расширение):
, (3.21) 
;б) при входе потока из крышки в трубы (внезапное сужение):
, (3.22) 
.в) при входе потока из труб в крышку (внезапное расширение):
, (3.23) 
.г) при входе потока из крышки в штуцер (внезапное сужение):
, (3.24) 
Вычислим потери напора в местных сопротивлениях:
а) при входе потока через штуцер:
,б) при входе потока в трубы:
,в) при выходе потока из труб:
,г) при выходе потока из крышки через штуцер:
,д) при повороте из одного хода в другой на 180° (ξ=2,5):
.Суммарные потери напора в местных сопротивлениях теплообменника:
(3.25) 
.Общее потери потока (по длине и в местных сопротивлениях теплообменника):
, (3.26) 
.Расчёт сопротивления участка напорного трубопровода от теплообменника до колонны:
, 
, 
, 
.Участок напорного трубопровода включает два плавных поворота трубопровода ξпов=0,5:
, 
, 
.Суммарные потери напора в насосной установке (сети):
, (3.27) 
.3.1 Подбор насоса
Определение требуемого напора.
Требуемый напор насоса определим по формуле:
, (3.28)где Н=14м – высота подъёма жидкости в насосной установке;
hвс=1,0м – высота всасывания насоса;
Рр=9,81·104 Па – давление в колонне;
Ратм=9,81·104 Па – атмосферное давление;
∑hn=0,992 м – суммарные потери напора в сети.
.Выбор типа и марки насоса
Выбираем для перекачки метанола насос по рассчитанному требуемому напору
и заданной подаче: 
.Выбираем насос марки 2К-9 со следующими параметрами:
Подача – 20м3/час, полный напор – 18,5м, число оборотов – 2900об/мин, внутренний диаметр патрубков: входного – 50мм., напорного – 40мм., количество колёс – 1, марка насоса 2К-9, габаритные размеры: длина – 438мм, ширина – 206мм, высота – 247мм, вес – 31кг, КПД – 68%, допустимая максимальная высота всасывания
, диаметр рабочего колеса – Д=129мм. 
,(3.29)где
, (3.30) 
.Так как трубопровод эксплуатируется в квадратичной зоне сопротивлений (Re>105), то зависимость потерь напора в трубопроводе от изменения скоростей носит квадратичный характер, т.е.
, (3.31)где b – коэффициент пропорциональности, определяемый по координатам т. D, лежащей на этой кривой. Этой точке соответствуют:
, 
,Отсюда
, (3.32) 
.Уравнение кривой сопротивления трубопровода, выражающее собой потребные напоры насоса при различных расходах (подачах) по заданному трубопроводу:
(3.33)Задаваясь различными значениями Q, рассчитываем соответствующие им значения Нтр. Результаты расчёта заносим в таблицы 5.
По данным таблицы 5 строим характеристику трубопровода Нтр=f(Q), отложив на оси ординат величину Нст=15м.
Таблица 5— Характеристики трубопровода
| № п/п | Q | Нтр, м | ∑hп, м | Нтр=Нст+b·Q2, м | |
| м3/с | м3/ч | ||||
| 1 | 0 | 0 | 15 | 0 | 15 |
| 2 | 1,39·10-3 | 5,0 | 15 | 0,112 | 15,112 |
| 3 | 2,78·10-3 | 10 | 15 | 0,45 | 15,45 |
| 4 | 4,17·10-3 | 15 | 15 | 1,012 | 16,012 |
| 5 | 5,56·10-3 | 20 | 15 | 1,8 | 16,8 |
| 6 | 6,94·10-3 | 25 | 15 | 2,8 | 17,8 |
| 7 | 8,33·10-3 | 30 | 15 | 4,04 | 19,04 |
Точка пересечения характеристик насоса и трубопровода определяет рабочую точку А, координаты которой:
, 
, NA=1,51 кВт, 
=68% (см приложение).