Расчет вентилятора

Задание

Рассчитать и подобрать вентилятор для перемещения 5 м3/с топочных газов в установку сушилка кипящего слоя. Температура газа 250 ̊С. Трубопровод выполнен из стальных труб с незначительной коррозией. Общая длина трубопровода 40 м. Число вентилей и поворотов выбрать по технологической схеме. ΔPц = 400 – 800 Па.

Рисунок 1 – Схема сушильной установки с кипящим слоем

Реферат

В данной работе рассматривается сушильная установка кипящего слоя. В результате произведенного расчета подобраны вентилятор В-Ц14-46-8К-02 и газодувка ТВ-350-1.06.

Данная расчетно-графическая работа состоит из 16 страниц машинописного текста, 1 рисунка, 1 таблицы  и 3 литературных источника.

Содержание

                            Задание………………………………………………………..……………..…2

                            Реферат…………………………………………………………..…………..…3

Содержание…………………………………………………………………….4

                            Введение…………………………………………………………………....…..5

                            Технологические расчеты…………………………………………………......6

Заключение………………………………………………………………...….15

Список используемой литературы ……………………………………..…...16

Введение

На предприятиях химической промышленности подвергаются переработке значительные количества газов и смесей. Проведение многих химических процессов в газовой фазе при давлении.

              Машины, предназначенные для перемещения и сжатия газов, называют компрессорными машинами.

              В зависимости от степени сжатия различают следующие типы компрессорных машин:

              1) вентиляторы – для перемещения больших количеств газов;

              2) газодувки – для перемещения газов при относительно высоком сопротивлении газопроводящей сети;

              3) компрессоры – для создания высоких давлений;

              4) вакуум – насосы- для отсасывания газов при давлении ниже атмосферного.

Вентиляторы. Вентиляторами называют компрессорные машины, применяемые для перемещения больших количеств различных газов при избыточном давлении не более 15000 Па. По конструкции вентиляторы делятся на центробежные и осевые

              По развиваемому давлению вентиляторы подразделяются на три группы:

              - низкого давления (до 1000 Па);

              - среднего давления (от 1000 до 3000 Па);

              -высокого давления (от 3000 до 15000 Па).

              Центробежные вентиляторы применяются для подачи газа при среднем и высоком давлениях; реже – при низких давлениях; осевые вентиляторы обычно служат для перемещения больших масс газа при низких давлениях.

Технологические расчеты

1 Исходные данные

              V = 5 м3/с; ΔPц = 500 Па; ΔPк = 20 мм рт. ст. = 2666 Па; ΔPсуш = 20 мм вод. ст. = 196 Па; ΔPрф = 2000 Па; l1 = 10 м; l2 = 8 м; l3 = 7 м; l4 = 15 м; t1 = 20 ̊C; t2 = 20 ̊C; t3 = 250 ̊C; t4 = 120 ̊C; ω = 15 м/с; трубопровод выполнен из стальных труб с незначительной коррозией, e = 0,2 мм.

              Состав топочных газов: 92% СН4; 0,5% С2Н6; 5% Н2; 1% СО; 1,5% N2.

              2 Расчет диаметра трубопровода

              Диаметр трубопровода определяем по формуле:

;

,

где d – внутренний диаметр трубы, м.

м.

              Принимаем d = 377 х 10 мм для двух труб.

              3 Определение гидравлического сопротивления сети

              Для выбора вентилятора необходимо знать общее гидравлическое сопротивление сети, состоящее из суммы гидравлических сопротивлений всех аппаратов и гидравлического сопротивления трубопроводов:

,

где ΔРк – гидравлическое сопротивление калорифера, Па;

ΔРсуш – сопротивление сушилки, Па;

ΔРц – гидравлическое сопротивление циклона, Па;

ΔРрф – гидравлическое сопротивление рукавного фильтра, Па;

ΔРтр – гидравлическое сопротивление трубопроводов, Па.

              3.1 Определение гидравлического сопротивления трубопровода

        Гидравлическое сопротивление трубопровода состоит из гидравлических сопротивлений всасывающего и нагнетательного участков:

.

              3.1.1 Определение гидравлического сопротивления на всасывающем участке трубопровода

Гидравлическое сопротивление трубопровода определяем по формуле:

,

где Σξ – сумма коэффициентов местного сопротивления;

λ – коэффициент трения, зависящий от величин (Re; dтр/e);

d – диаметр трубопровода, м;

ω – скорость, м/с.

              Плотность газа при заданных температурах определяется по формуле:

где    - плотность газа при нормальных условиях, кг/м3;

Р - давление газа, Па;

Т - температура, К.

Рассчитаем плотность каждого газа в смеси при температуре данного участка:

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3.

Рассчитаем плотность смеси газов:

,

где     yn – доля каждого газа в смеси,

           ρn – плотность каждого газа в смеси.

= 0,6518 кг/м3;

              Число Рейнолдса определяется по формуле:

,

где   ω – скорость газа в трубопроводе, м/с;

         ρсм – плотность смеси газов, кгк/м3;

         μсм – динамический коэффициент вязкости смеси газов, Па∙с;

         d – диаметр трубопровода, м.

Динамический коэффициент вязкости смеси газов рассчитывается по формуле:

,

где – Мсм – малярная масса смеси газов, г/моль;

          μсм – динамический коэффициент смеси газов, Па∙с;

          Мn – малярная масса каждого газа, г/моль;

          yn – доля каждого газа в смеси;

          μn – динамический коэффициент вязкости каждого газа, Па∙с.

= 422∙103 г/моль∙Па∙с.

              Молярная масса смеси определяется по формуле:

г/моль.

Определяем динамический коэффициент вязкости смеси газов:

Па∙с.

              Определяем число Рейнолдса:

.

Среднее значение шероховатости стенок труб принимаем е = 0,2 мм (таблица 12 [3]). Относительная шероховатость стенки трубы . По графику 1.5 [3] находим значение коэффициента трения λ=0,0265.

Сумма местных сопротивлений на данном участке равна

,

где   ξ1 – коэффициент местного сопротивления вентиля, ξ1 = 5,5;

  n1 – число вентилей, n1 = 1;

  ξ2 – коэффициент местного сопротивления на повороте, ξ2 = 1,1;

  n2 – число поворотов, n2 =0;

  ξ3 – коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, ξ3 = 0,2;

  ξ4 – коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы ξ4 =1.

Определяем гидравлическое сопротивление трубопровода на всасывающем участке:

=591,78 Па.

3.1.2 Определение гидравлического сопротивления на нагнетательном  участке трубопровода

              Нагнетательный участок трубопровода состоит из трех участков, поэтому гидравлическое сопротивление трубопровода на нагнетательном участке будет рассчитываться:

3.1.2.1 Определение гидравлического сопротивления первого участка

Температура на данном участке трубопровода такая же, как на всасывающем участке, поэтому ρ, μ и λ будут равны.

Сумма местных сопротивлений на данном участке равна:

,

где   ξ1 – коэффициент местного сопротивления вентиля, ξ1 = 5,5;

   n1 – число вентилей, n1 = 1;

   ξ2 – коэффициент местного сопротивления на повороте, ξ2 = 1,1;

   n2 – число поворотов, n2 =1;

   ξ3 – коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, ξ3 = 0,2;

   ξ4 – коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы ξ4=1.

Определяем гидравлическое сопротивление трубопровода на первом участке:

=666,99 Па.

3.1.2.2 Определение гидравлического сопротивления второго участка

Рассчитаем плотность каждого газа в смеси при температуре данного участка:

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3.

Рассчитаем плотность смеси газов:

= 0,365 кг/м3;

Определим динамический коэффициент вязкости смеси газов:

= 233,03 ∙103 г/моль∙Па∙с.

              Молярная масса смеси равна:

г/моль.

Па∙с.

              Определяем число Рейнолдса:

.

Среднее значение шероховатости стенок труб принимаем е = 0,2 мм (таблица 12 [3]). Относительная шероховатость стенки трубы . По графику 1.5 [3] находим значение коэффициента трения λ=0,036.

Сумма местных сопротивлений на данном участке равна:

,

где   ξ1 – коэффициент местного сопротивления вентиля, ξ1 = 5,5;

   n1 – число вентилей, n1 = 1;

   ξ2 – коэффициент местного сопротивления на повороте, ξ2 = 1,1;

   n2 – число поворотов, n2 =1;

   ξ3 – коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, ξ3 = 0,2;

   ξ4 – коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы ξ4 =1.

Определяем гидравлическое сопротивление трубопровода на втором участке:

=375,84 Па.

3.1.2.3 Определение гидравлического сопротивления третьего участка

Рассчитаем плотность каждого газа в смеси при температуре данного участка:

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3;

кг/м3.

Рассчитаем плотность смеси газов:

= 0,4859 кг/м3;

Определим динамический коэффициент вязкости смеси газов:

=156,69 ∙103 г/моль∙Па∙с.

              Молярная масса смеси равна :

г/моль.

Па∙с.

              Определяем число Рейнолдса:

.

Среднее значение шероховатости стенок труб принимаем е = 0,2 мм (таблица 12 [3]). Относительная шероховатость стенки трубы . По графику 1.5 [3] находим значение коэффициента трения λ=0,037.

Сумма местных сопротивлений на данном участке равна:

,

где   ξ1 – коэффициент местного сопротивления вентиля, ξ1 = 5,5;

   n1 – число вентилей, n1 = 2;

   ξ2 – коэффициент местного сопротивления на повороте, ξ2 = 1,1;

   n2 – число поворотов, n2 =4;

   ξ3 – коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, ξ3 = 0,2;

   ξ4 – коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы ξ4 =1.

Определяем гидравлическое сопротивление трубопровода на третьем участке:

=1004,57 Па.

3.1.2.4 Гидравлическое сопротивление нагнетательного трубопровода равно:

Па.

3.1.3 Гидравлическое сопротивление трубопровода равно:

Па.

3.2 Общее гидравлическое сопротивление сети равно:

Па.

Исходя из общего гидравлического сопротивления сети и объемного расхода топочных газов, подобрали вентилятор В-Ц14-46-8К-02 и газодувку ТВ-350-1.06.

4 Определяем необходимую мощность на перемещение газа:

,

где   Q – объемный расход топочного газа, м3/с;

         - гидравлическое сопротивление сети, Па;

η – коэффициент полезного действия вентилятора (газодувки), выбирается по каталогу в зависимости от типа.

Необходимая мощность вентилятора:

кВт.

Необходимая мощность газодувки:

кВт.

Заключение

В ходе выполнения данной расчетной работы я:

      Овладела навыками практического применения полученных теоретических знаний к решению конкретных задач, предусмотренных заданием;

      Развила самостоятельность при выборе методов расчета и творческую инициативу при решении конкретных задач;

      Получила опыт по выполнению  расчетов, принятию технологических и конструктивных решений по оформлению графической части работы;

      Овладела навыками самостоятельной работы со специальной литературой (каталогами, справочниками);

Целью работы было рассчитать и подобрать вентилятор для перемещения топочных газов в сушилку кипящего слоя. Технические характеристики подобранных вентилятора и газодувки приведены в таблице.

Таблица 1 – Технические характеристики вентилятора и газодувки