Расчет диаметров трубопроводов

Исходные данные на проектирование

Схема и описание установки автоматизации

Рассмотрим описание установки для приготовления двухкомпонентной смеси на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема установки для приготовления двухкомпонентной смеси

Два жидких компонента подаются в смеситель 1, где перемешиваются с помощью мешалки. Далее готовая смесь подается в теплообменник 2 для подогрева. В рубашку теплообменника подается пар под давлением 250 кПа. После этого подогретая смесь самотеком течет в сборник 3.

Перечень контролируемых и регулируемых параметров

1) автоматическое регулирование – температура на выходе теплообменника 2 расходом пара, давление пара на входе в теплообменник 2, концентрация компонента 1 в смесителе расходом компонента 2;

2) измерение и регистрация на ЭВМ – концентрация компонента 1 в смесителе, температура на выходе 2, расход компонента 2;

3) измерение – давление пара, расход смеси на входе в 2, расход компонента 2;

4) сигнализация –верхний и нижний предельные уровни в сборнике 3, нижнее значение концентрации компонента 1 в смесителе 1;

5) автоматическая блокировка – прекращение подачи смеси в сборник 3 по верхнему уровню в 3, отключение мешалки по нижнему уровню в смесителе 1;

1.3 Техническая характеристика оборудования, используемого в технологическом процессе автоматизации установки для приготовления двухкомпонентной смеси:

Техническая характеристика оборудования, используемого в установке для приготовления двухкомпонентной смеси:

1) производительность по готовому продукту – 6 т/ч;

2) температура пара – 120 °С;

3) температура продукта на выходе – 82 °С;

Расчет диаметров трубопроводов

Расчет диаметров трубопроводов можно определить по расходу продукта:

, (1)

где W – скорость, м/с;

F – площадь поперечного сечения трубопровода, м²;

d – внутренний диаметр трубопровода, м.

(2)

При расчетах трубопроводов скорость движения (м/с) ориентировочно может быть принята в следующих интервалах:

движение жидкости при подаче насосом – 1,5 – 2,5 м/с;

движении самотеком – 0,5 – 1,0 м/с;

для газов – 5 – 20 м/с;

для паров – 20 – 40 м/с;

Определим расход компонента 1 и диаметр трубопровода для его подачи.

Из технической характеристики массовый расход: G = 3 т/ч=0,83кг/с.

Тогда объемный расход:

, (3)

где кг/м³ – плотность исходного продукта.

м³/ч

Откуда м³/с.

Зная объемный расход из формулы (1) определим диаметр трубопровода:

м,

где W = 1 м/с, т.к. исходный продукт поступает самотеком.

Определим расход компонента 2 и диаметр трубопровода для его подачи.

Из технической характеристики массовый расход: G = 3 т/ч=0,83кг/с.

Тогда объемный расход:

, (3)

где кг/м³ – плотность исходного продукта.

м³/ч

Откуда м³/с.

Зная объемный расход из формулы (1) определим диаметр трубопровода:

м,

где W = 1 м/с, т.к. исходный продукт поступает самотеком.

Определим расход и диаметр трубопровода для подачи пара в аппарат.

По тепловой нагрузке аппарата можно определить расход греющего пара, для этого можно воспользоваться следующим выражением, полученным из уравнения теплового баланса:

(4)

где 1,08 – постоянный коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду;

G – расход продукта (жидкости), кг/с;

С – теплоемкость продукта (жидкости), Дж/кг∙К;

r – удельная теплота парообразования (определяется по таблицам в зависимости от давления), Дж/кг.

Представляя значения в формулу (4) находим расход греющего пара:

кг/с

Находим объемный расход пара по формуле (3):

м³/с,

где кг/м³ – плотность пара, определяем по таблицам в зависимости от Р_п и t_п.

Зная объемный расход пара, определим диаметр трубопровода для подачи пара по формуле (2):

м,

где W = 30 м/с – скорость движения пара.

Определяем объемный расход и диаметр трубопровода для готового продукта.

Из технологической характеристики: G = 6000 кг/ч = 1,67 кг/с.

Объемный расход готового продукта по формуле (3) составит:

м³/ч

где кг/м³ – плотность готового продукта.

Откуда м³/с.

Т. о., диаметр трубопровода получаем равным, согласно формуле (2):

м

где W = 1 м/с, т.к. готовый продукт отводится самотеком.

Таким образом, получили следующие значения диаметров трубопроводов:

1 трубопровод компонента 1 – 50 мм;

2 трубопровод компонента 2 – 50 мм;

3 трубопровод пара – 75 мм;

4 трубопровод готового продукта – 50 мм;