Экономический расчет установки АВТ-4

Содержание 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Схема насосной установки

 Рис. 1 - Схема насосной установки. 
 
 
 

    ВВЕДЕНИЕ

    В современном мире насосы нашли широкое применение на нефтеперерабатывающих заводах.

    Насосами  являются устройства, предназначенные для перемещения жидкостей. На нефтеперерабатывающих заводах насосы служат для перекачивания нефти, нефтепродуктов, сжиженных газов, воды, щелочей, кислот и работают в широких производительных, напорных и температурных диапазонах.

    Целью данного проекта является расчёт заданной технологической сети и выбор насоса, оптимально подходящего для проведения требуемого процесса перекачки керосина.

    Выбор насоса происходит на основании рассчитанного  потребного напора, который представляет собой совокупность геометрической высоты подъёма жидкости, пьезометрической высоты (потерь на преодоление разницы давлений в ёмкости и колонне) и скоростного напора. На основании рассчитанного потребного напора и заданной подачи керосина, подбирается насос из стандартного ряда. Далее построением рабочих характеристик выбранного насоса и заданной сети определяется «рабочая точка». Затем для насоса определяется полезная мощность и коэффициент полезного действия, зависящий от объёмных, механических и гидравлических потерь. После чего, на основании полученных  данных выбранный насос проверяется на бескавитационную работу.

    Расчёт  технологической сети сводится к  определению оптимального соотношения  между диаметрами всасывающего и  нагнетательного трубопроводов и скоростями потока в них с учётом всех местные сопротивлений вентилей, обратного клапана, диафрагмы, а также теплообменника.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Расчёт и выбор насоса для заданной сети

      Определение физических параметров перекачиваемой жидкости.

    Используя справочные данные (Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей, 1972г.) находим свойства данного нефтепродукта.

    Плотность керосина при температуре t = 20°С: r = 780 кг/м³  .

    Плотность керосина при заданной температуре t = 40°С находится по формуле:

,

где: -безразмерная величина, показывающая отношение плотности нефтепродукта при t = 20°С к плотности воды при t = 4°С, т.е.:

,

где: - поправка на изменение плотности при изменении температуры на один градус, определяемая по таблице, в данном случае = 0,647.

    Подставляя  полученные значения и в первую формулу, получим:

.

         Кинематическая вязкость керосина определяется по таблице, в данном случае

                                                       . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Определение потребного напора

    Определение высоты подъёма жидкости (разности уровней  жидкости в ёмкости и колонне)

,                                                              

где: - уровень жидкости в ёмкости Е-1, м;

    - уровень жидкости в колонне  К-1, м.

 м. 

    Определение потерь напора на преодоление разности давлений в приёмном и   напорном резервуарах.

,                                       

где: - абсолютное давление нагнетания (избыточное) в колонне К-1, Па;

        - абсолютное давление всасывания (избыточное) в ёмкости Е-1, Па.

м.

    Определение диаметров  трубопровода во всасывающем и нагнетательном тракте 

    Зададимся рекомендуемой скоростью движения жидкости.

    В нагнетательном трубопроводе, согласно таблице м/с, принимаем среднее значение = 2 м/с;

    Во всасывающем трубопроводе, согласно таблице м/с, принимаем среднее значение = 1 м/с;

    Определяем  необходимый диаметр трубопровода, в соответствии с выбранной скоростью:

    

,

где:  d - диаметр всасывающего или нагнетательного трубопровода, м;

    Q - расход перекачиваемой жидкости, м³/с;

    V – скорость течения жидкости, м/с.

    Для дальнейшего расчёта диаметров, необходимо расход Q выразить в м³/с, для этого заданный расход в часах поделим  на 3600 секунд, получим:

 м³/с.

    Диаметр нагнетательного трубопровода:

м,

в соответствии с таблицей ГОСТ выбираем ближайшее к стандартному значению диаметр (245 10) м.

      Диаметр всасывающего трубопровода:

м,

в соответствии с таблицей ГОСТ выбираем ближайшее к стандартному значению диаметр (325 14) м.

    Уточняем  скорость течения жидкости по стандартным  внутренним диаметрам  трубопроводов.

,                                                              

где: - внутренний диаметр трубопровода, м;

    d - наружный диаметр трубопровода, м;

    S - толщина стенки трубопровода, м.

    Для трубопровода нагнетания:

 м.

    Для трубопровода всасывания:

 м.

    Скорости в трубопроводе:

.

    Скорость движения жидкости в нагнетательном трубопроводе:

м/с.

    Это значение соответствует промежутку, из которого принята , следовательно, скорость определена верно.

    Скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе:

м/с.

    Это значение соответствует промежутку, из которого принята , следовательно, скорость определена верно. 

    Определение режима течения жидкости в трубопроводах.

    Критерий  Рейнольдса определяется по формуле:

,

где:  Re - критерий Рейнольдса;

    V - скорость течения жидкости, м/с;

    d - внутренний диаметр трубопровода, м;

     - кинематическая вязкость, м²/с.

    Подставим известные значения .

    Критерий  Рейнольдса для трубопровода нагнетания:

.

    Критерий  Рейнольдса для трубопровода всасывания:

.

    Так как число Re в обоих случаях на много превышает значение зоны перехода от ламинарного режима течения жидкости к турбулентному, равное 2300, то это означает, что в трубопроводах – сильно развитый турбулентный  режим.

    Определение коэффициента сопротивления трения

    Для турбулентного режима при Re< коэффициент сопротивления трения определяем по формуле:

    

.

    Для нагнетательного трубопровода:

.

    Для всасывающего трубопровода:

.

    Определение длины трубопровода:

    Длина нагнетательного трубопровода:

    

м.

    Длина всасывающего трубопровода:

    

м. 

    Определение коэффициентов местных  сопротивлений

    Находим коэффициенты местных сопротивлений по справочной литературе для элементов входящих во всасывающий и нагнетательный трубопроводы:

    Во всасывающий трубопровод входят:

• одно сужение в районе перехода от ёмкости к трубе ,
• два проходных вентиля ,
• одно колено с поворотом на 90° ,
• одно отверстие при входе жидкости в насос .

    Таким образом, сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающем трубопроводе будет равна:

    В нагнетательный трубопровод входят:

• отверстие при входе жидкости .
• три проходных вентиля ,
• один обратный клапан , 
• диафрагма ,
• три колена с поворотом на 90° .
• одно расширение при выходе жидкости из насоса ,

    Таким образом, сумма коэффициентов местных сопротивлений в нагнетательном трубопроводе будет равна:

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Определение потерь напора на преодоление  сил трения и местных  сопротивлений.

    Потери  напора на преодоление сил трения и местных сопротивлений вычисляется по формуле:

,

где: - потери напора на преодоление сил трения, м;

    L - фактическая длина трубопровода, м;

    d - диаметр трубопровода, м;

    l - коэффициент трения, м;

     - сумма местных сопротивлений на рассматриваемом тракте;

    V - скорость течения жидкости, м/с.

    Суммарная потеря напора во всасывающем трубопроводе:

 м.

    Суммарная потеря напора в нагнетающем трубопроводе:

    

 м.

    Потери  напора при прохождении теплообменника:

    

м.