Технологического трубопровода

УСТРОЙСТВО И ОСНОВЫ РАСЧЕТА

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ТРУБОПРОВОДА

Методические указания и задания к выполнению курсовой работы по дисциплине "Основные процессы и аппараты химических производств" для студентов направления 5508 "Химическая технология и биотехнология"

РПК

"Политехник"

Волгоград

УДК 66.01.001

Рецензенты:

А. Б. Голованчиков

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Волгоградского государственного технического университета

Устройство и основы расчета технологического трубопровода: Метод. указания / Сост. В. А. Балашов, О. Л. Ковалев, Д. А. Анохин, Е. А. Беднарская, П. В. Мишта / Волгоград, гос. техн. ун-т. - Волгоград, 2004. – 27 с.

Рассматриваются вопросы устройства технологических трубопроводов. Приводятся основные методы расчета технологического трубопровода и указания к подбору насоса для перекачиваемой по трубопроводу среды.

Предназначены для студентов, обучающихся по направлению 5508 "Химическая технология и биотехнология".

Рис. 13.

технический университет, 2004

ВВЕДЕНИЕ

Технологическими трубопроводами называются такие трубопроводы промышленных предприятий, по которым транспортируют сырье, полупродукты и готовые продукты, отработанные реагенты, воду, топливо и другие материалы, обеспечивающие ведение технологического процесса.

С помощью технологических трубопроводов на химических предприятиях перемещают продукты как между отдельными аппаратами в пределах одного цеха или технологической установки, так и между технологическими установками и отдельными цехами, подают исходное сырье из хранилищ или транспортируют готовую продукцию к месту ее хранения.

На предприятиях химической промышленности технологические трубопроводы являются неотъемлемой частью технологического оборудования. Затраты на их сооружение в отдельных случаях могут достигать 30% от стоимости всего предприятия. На некоторых химических заводах протяженность трубопроводов измеряется десятками и даже сотнями километров. Бесперебойная работа технологических установок и химического предприятия в целом, качество выпускаемой продукции и безопасные условия работы технологического оборудования в значительной степени зависят от того, насколько грамотно спроектированы и эксплуатируются трубопроводы и на каком уровне поддерживается их исправное состояние.

Применяемые в химической технологии и транспортируемые по трубопроводам сырьевые материалы и продукты обладают различными физико-химическими свойствами. Они могут находиться в жидком, пластичном, газо- или парообразном состоянии, в виде эмульсий, суспензий или газированных жидкостей. Температура этих сред может находиться в пределах от низких минусовых до чрезвычайно высоких, давление — от глубокого вакуума до десятков атмосфер. Эти среды могут быть нейтральными, кислыми, щелочными, горючими и взрывоопасными, вредными для здоровья и экологически опасными.

КЛАССИФИКАЦИЯ ТРУБОПРОВОДОВ

При выполнении гидравлических расчетов трубопроводов различают трубопроводы простые и сложные, короткие и длинные.

Трубопроводы, не имеющие по пути следования жидкости в трубе ответвлений для отбора или дополнительной подачи в трубопровод жидкости, называются простыми. К сложным относятся трубопроводы, состоящие из основной магистральной трубы и боковых ответвлений, образующих сеть трубопроводов различной конфигурации. Трубопроводы технологических установок химических предприятий в большинстве своем являются простыми.

Короткими считаются трубопроводы сравнительно небольшой длины, в которых потери напора в местных сопротивлениях составляют не менее 5-10% потерь напора на трение на линейных участках. Длинными считаются трубопроводы значительной протяженности, в которых потери напора на трение на линейных участках являются основными, потери же напора в местных сопротивлениях составляют менее 5-10% потерь напора на линейных участках. При расчете таких трубопроводов потери напора в местных сопротивлениях либо вовсе не учитываются, либо учитываются путем увеличения потерь напора на линейных участках на 5-10%. К длинным относят магистральные нефте- и газопроводы и водопроводные сети. Трубопроводы предприятий химической промышленности, по которым осуществляется перемещение технологических жидкостей и газов между аппаратами, цехами и технологическими установками, как правило, являются короткими.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУБОПРОВОДА

Характеристикой трубопровода, называемой еще и характеристикой сети, называется график зависимости потерь напора в трубопроводе от расхода жидкости:

технологического трубопровода - student2.ru (1)

где технологического трубопровода - student2.ru - сумма всех потерь напора в трубопроводе;

q_v - объемный расход жидкости.

При выполнении гидравлических расчетов трубопровода исходят из принципа наложения потерь, определяя общие потери напора как сумму потерь напора на линейных участках трубопровода, в местных сопротивлениях и в технологических аппаратах, входящих в состав трубопровода:

технологического трубопровода - student2.ru (2)

где технологического трубопровода - student2.ru - потери напора на i-ом линейном участке трубопровода;

технологического трубопровода - student2.ru - потери напора на j-ом местном сопротивлении, включая потери напора на входе и выходе из трубопровода;

технологического трубопровода - student2.ru - потери напора в технологических аппаратах, входящих в состав трубопровода.

Такими аппаратами могут быть теплообменники, фильтры, смесители, гидроциклоны, дегазаторы и др.

Методику определения потерь напора на линейных участках, в местных сопротивлениях и для некоторых типов технологического оборудования можно найти, например, в пособиях [2,3,4].

В общем случае зависимость (1) представляет собою исходящую из начала координат параболическую кривую (рис.8, см. прил.), крутизна которой определяется режимом течения жидкости, длиной трубопровода и количеством местных сопротивлений. При ламинарном режиме течения и малых потерях напора в местных сопротивлениях эта по сравнению с потерями на линейных участках зависимость будет практически линейной (рис.9, см. прил.).

В составе любого трубопровода всегда имеются запорные устройства в виде вентилей, задвижек или кранов. Изменение степени открытия запорного устройства позволяет при эксплуатации технологического оборудования регулировать расход протекающей по трубопроводу жидкости. Потери напора, в запорном устройстве зависят от степени его открытия, по мере его закрывания они возрастают. Таким образом, запорное устройство является местным сопротивлением, в котором при заданном расходе потери напора являются наименьшими, когда оно полностью открыто, и будут возрастать по мере его закрывания, увеличивая тем самым величину 2й. Характеристику трубопровода строят при полностью открытом запорном устройстве (кривые 1 на рис.8 и рис.9, см. прил.). Для частично прикрытого запорного устройства вследствие увеличения потерь напора характеристика трубопровода будет располагаться выше первоначальной (кривые 2 на рис.8, и рис.9, см. прил.).

Литература

1. А.Г. Касаткин. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.:Химия, 1971.-784С.

2. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерского, 2-ое издание, переработанное и дополненное М: Химия, 1991. -

496с.

3. К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, А.А. Носков. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии, 10-е издание, переработанное и дополненное. Под,ред. П.Г. Романтшва. Л.: Химия, 1987.-57бс.

4. П.Г. Романков, В.Ф. Фролов, О.M. Флиеюк, М.И. Курочкина. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учебное пособие для вузов. СПб.: Химия, 1993.-49бс.

ПРИЛОЖЕНИЕ