Расчёт абсорбционной установки

       ρ = 1,98 м³/с – плотность газа.

Подставим и получим:

 

                         

 

Примем, что трубы были в эксплуатации и имеют незначительную коррозию. Тогда абсолютную шероховатость ∆ = 1,5*10^-4 м.

Тогда е = ∆/d = 1,5*10^-4 /0,404 = 0,00037

 

          1/е =2693             10/е = 26930        560 / е  = 1513513

 

26930 ‹ Rе ‹ 1513513 , то есть в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт λ следует проводить по формуле:

 

                             λ = 0,11^. (е + 68 / Rе)^0,25                                                                             (5.4)

 

Подставим и получим:

                         

                            λ = 0,11^. (0,00037+ 68 / 629270)^0,25 = 0,016

 

Определим сумму коэффициентов  местных сопротивлений.

             1) вход в трубу (принимаем с  острыми краями): ξ₁ = 0,5;

             2) отводы под углом  90⁰: ξ₁ = 1,1;

             3) выход из трубы: ξ₃ = 1.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений  находим:

 

                ∑ ξ = ξ₁ + ξ₂ + ξ₃ =0,5 +2*1,1 + 1 = 3,7

 

Гидравлическое сопротивление  трубопровода найдём по формуле:

 

                      ,                                                     (5.5)

 

где l = 6 м – длина трубопровода.

Найдём гидравлическое сопротивление  трубопровода:

 

        

 

Найдём избыточное давление, которое  должен обеспечить вентилятор для преодоления  гидравлического сопротивления  аппарата и трубопровода:

 

               ∆р = ∆р_тр + ∆р_ап+(р₂ – р₁) +∆р_нап,                                               (5.6)

                             

где ∆р_тр – гидравлическое сопротивление трубопровода, Па;

 ∆р_ап – сопротивление аппарата, Па;

 ∆р_нап - потери напора по высоте, Па.

      Сопротивление аппарата:

 

                      ∆р_ап= ∆р_ак + ∆р_тепл. = 1497,0 + 5517,7 = 7014,7 Па

 

      Потери напора по высоте:

 

                        ∆р_нап = ρ·g·h = 1,98·9,8·4 = 77,6 Па

                                 

Подставим и получим:

 

             ∆р =542,8 + 7014,7 +(0,1^.10⁶ – 1,013^.10⁵) + 77,6 = 6335,1 Па

 

Полезная мощность вентилятора:

 

                      ,                                                  (5.7)  

 

где     η_вент = 0,75 – к.п.д вентилятора;

     η_прив = 0,93 – к.п.д привода.    

Подставим и получим:

 

                 

 

Полученным данным более всего  соответствует вентилятор Ц1-2070, для  которого при оптимальных условиях работы Q = 0,575 м³/с, ρ^.g^.h=1280 Па,                n = 46,7 с^-1.                                                 

Требуемым характеристикам вентилятора  и двигателя подходит двигатель 4А80А2 со следующими характеристиками  Р_ном=1,5 кВт, n_дв=2850 об/мин. 

 

5.2. Расчет насоса

 

В системе стоит два параллельных насоса с одинаковыми характеристиками.

Подберем насос для перекачивания  жидкости при температуре t = 15 °С из открытой емкости в аппарат, работающий под избыточным давлением. Расход жидкости G = 2,7 кг/с. Так как насос стоит на одном уровне с емкостью, то учитываем только нагнетательную линию. На линии нагнетания имеется 2 отвода под углом 90°, 2 нормальных вентилей.

 

Выбор трубопровода /3/.

Примем скорость течения жидкости, равную 2 м/с. Тогда диаметр равен:

 

                                    ,                                                            (5.8)

 

где Q - объемный расход жидкости, м³/с.

 

                         

 

при ρ = 1015 кг/м³.

Подставим и получим:

 

                           

 

Выбираем стальную трубу наружным диаметром 48 мм, толщиной стенки 4,0 мм. Внутренний диаметр трубы d=0,040 м.

Фактическая скорость воды в трубе:

 

                                

 

Примем, что коррозия трубопровода незначительна.

Определение потерь на трение и местные  сопротивления

 

                     

при μ=2,0*10^-3 Па*с.

Т.е режим течения жидкости по трубопроводу – турбулентный.

Примем абсолютную шероховатость  равной Δ=0,0002 м. Тогда

 

                                 e = Δ/d = 0,0002/0,04 = 0,005

 

Далее получим:

 

                         1/е = 200;      10/е = 2000;      560/е = 112000

                                        10/е < Re < 560/е.

 

Таким образом, в трубопроводе имеет  смешенное трение, и расчёт следует  проводить по формуле (5.4):

                         

                            λ = 0,11^. (0,005+ 68 / 42630)^0,25 = 0,031

 

Определим сумму коэффициентов  местных сопротивлений.

Для нагнетательной линии:

1) вход в трубу: внезапное  расширение ξ1=0,64+0,5;

                            внезапное сужение ξ1=0,4

2) отвод под углом 90 ξ2=1,5

3) нормальный вентиль: для d= 0,040 мм, равен ξ3=4,9

4) выход из трубы: ξ4=1

Сумма коэффициентов местных сопротивлений  в всасывающей линии:

 

              Σξ=ξ₁+2^.ξ₂+2^.ξ₃+ξ₄=0,64+0,5+0,4+1,5^.2+4,9^.2+1=15,34

 

Потерянный напор на нагнетательной линии по формуле:

 

                                                                           (5.9)

 

Подставим и получим:

 

         

 

Общие потери напора - h_п=6,9 м.

Выбор насоса:

Находим потребный напор насоса по формуле:

 

                                                                                          (5.10)

 

Подставим и получим:

 

                              м вод.ст

 

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными  насосами. Учитывая широкое распространение  этих насосов в промышленности ввиду  достаточно высокого к.п.д., компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Полезная мощность насоса:

                                                                                              (5.11)

Подставим и получим:

 

                                       

                        

Заданным подаче и напору более  всего соответствует центробежный насос марки Х8/30, для которого при оптимальных условиях работы Q = 2,4*10^-3 м³/с,        H =24 м, η_н = 0,5. Насос обеспечен двигателем АО2-32-2 номинальной мощностью N_н = 4 кВт, η_дв = 0,82. Частота вращения вала n = 48,3с^-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

В курсовом проекте был проведён расчёт проекта абсорбционной установки.

Приведено описание технологической  схемы для очистки газа. Была выбрана непрерывная противоточная схема, в которой основной поток неочищенного газа был разбит на два.

После описания технологического процесса приведен подробный расчёт насадочного  абсорбера.  По итогам расчётов получен аппарат со следующими характеристиками:

- диаметр абсорбера - d = 2,0 м,

- высота насадочной части абсорбера – Н_н = 38,9 м,

- поверхность массопередачи в абсорбере - F = 546,9 м²,

- гидравлическое сопротивление  абсорберов- .

В качестве насадки выбраны –  кольца Рашига (100х100х10).

Далее произведён подробный расчёт теплообменника. В итоге, из выбранного ряда, больше всего подходит теплообменник с трубами длиной L = 2 м и номинальной поверхностью F = 49,0 м², диаметром кожуха D = 600 мм, d_тр=20 х 2 мм , S=0,078 м², n = 389 шт, z =1 имеют соотношение n/z = 389.

Также проведён расчёт вспомогательного оборудования – вентилятора и  насоса.

По результатам расчётов был  выбран вентилятор Ц1-2070, для которого при оптимальных условиях работы Q = 0,575 м³/с, ρ^.g^.h=1280 Па, n = 46,7 с^-1 с двигателем 4А80А2 со следующими характеристиками  Р_ном=1,5 кВт,             n_дв=2850 об/мин.

По итогам расчёта насоса более  всего соответствует центробежный насос марки Х8/30, для которого при оптимальных условиях работы Q = 2,4*10^-3 м³/с,        H =24 м, η_н = 0,5. Насос обеспечен двигателем АО2-32-2 номинальной мощностью N_н = 4 кВт, η_дв = 0,82. Частота вращения вала n = 48,3с^-1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е. М.: Химия, 1973. - 750 с.
2. Справочник химика. М—Л.: Химия, Т. III,  1962. 1006 с. Т. V, 1966. - 974 с.
3. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию. – М.: Химия, 1991. – 496 с.
4. Павлов В.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: Учебное пособие для вузов.- Л.: Химия, 1981. – 560 с
5. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976. – 391 с.
6. Справочник по теплообменникам. М.: Энергоиздат. 1987.Т.1-561 с; Т.2–352 с.