Фильтровальная установка непрерывного действия с вращающимся барабанным вакуум–фильтром для разделения водной суспензии

Размещено на http://www.allbest.ru/

41

Курсовой проект

Тема

Фильтровальная установка непрерывного действия с вращающимся барабанным вакуум-фильтром для разделения водной суспензии

Задание на проектирование

Рассчитать и спроектировать фильтровальную установку непрерывного действия с вращающимся барабанным вакуум-фильтром для разделения водной суспензии .

Исходные данные для расчета

1. Производительность установки по суспензии = 18 т/час;

2. Перепад давления при фильтровании и промывке = 6,2104 Па;

3. Высота слоя влажного осадка на фильтре = 10 мм;

4. Содержание твердой фазы в суспензии = 15 % масс;

5. Содержание твердой фазы в осадке = 50 % масс;

6. Количество промывной жидкости (воды) = 110-3 м3/кг;

7. Начальная температура суспензии = 20 оС;

8. Температура суспензии, поступающей на фильтр = 40 оС;

9. Удельное массовое сопротивление осадка = 6,31010 м/кг;

10. Сопротивление фильтровальной перегородки = 4,1109 м-1;

11. Давление греющего пара = 0,2 МПа (абс.);

12. Продолжительность окончательной сушки осадка = 20 с;

13. Число оборотов мешалки = 60 об/мин.

Введение

фильтровальный установка подогреватель

Барабанные вакуум-фильтры с наружной фильтрующей поверхностью нашли более широкое применение среди фильтров непрерывного действия. Они характеризуются высокой скоростью фильтрования, пригодностью для обработки разного рода суспензий, простотой обслуживания.

Основу фильтра составляет горизонтальный перфорированный барабан 1 (рис. 1) диаметром 1 3 м и длиной 0,35 4 м, имеющий поверхность фильтрования до 40 м2 и частотой вращения 0,1 3 об/мин. Приводится в движение барабан электромотором мощностью 0,1 4,5 кВт.

Рисунок 1 - Схема барабанного вакуум-фильтра с наружной фильтрующей поверхностью:

1 - вращающийся металлический перфорированный барабан; 2 - волнистая проволочная сетка; 3 - фильтровальная ткань; 4 - осадок; 5 - нож для съема осадка; 6 - корыто для суспензии; 7 - качающаяся мешалка; 8 - устройство для подвода промывной жидкости; 9 - ячейка барабана; 10 - трубы; 11, 12 - вращающаяся и неподвижная части распределительной головки

На боковой поверхности барабана крепится металлическая сетка 2 и фильтровальная ткань 3. Часть поверхности барабана (30 40 %) погружена в суспензию, находящуюся в корыте 6. Изнутри с помощью радиальных перегородок барабан разделен на ряд изолированных друг от друга ячеек (12 и более). Ячейки с помощью труб 10, составляющих основу вращающей части распределительной головки 11, соединяются с различными полостями неподвижной части распределительной головки 12, к которым подведены источники вакуума и сжатого воздуха. При вращении барабана каждая ячейка последовательно проходит несколько зон.

Зона I -- зона фильтрования и подсушки осадка, где ячейки соединяются с линией вакуума. Благодаря возникающему перепаду давления (с наружной стороны барабана давление атмосферное) фильтрат проходит через фильтровальную ткань 3, сетку 2 и перфорацию барабана 1 внутрь ячейки и по трубе 10 выводится из аппарата. На наружной поверхности фильтровальной ткани формируется осадок 4. При выходе ячеек из суспензии осадок частично подсушивается.

Зона II -- зона промывки осадка и его сушки, где ячейки также соединены с линией вакуума. С помощью устройства 8 подается промывная жидкость, которая проходит через осадок и по трубам 10 выводится из аппарата. На участке этой зоны, где промывная жидкость не поступает, осадок высушивается.

Зона III -- зона съема осадка; здесь ячейки соединены с линией сжатого воздуха для разрыхления осадка, что облегчает его удаление. Затем с помощью ножа 5 осадок отделяется от поверхности ткани.

Зона IV -- зона регенерации фильтровальной перегородки, которая продувается сжатым воздухом и освобождается от оставшихся в ней твердых частиц.

После этого весь цикл операций повторяется. Таким образом, на каждом участке поверхности фильтра все операции происходят последовательно одна за другой, но участки работают независимо, поэтому в целом все операции происходят одновременно, и процесс протекает непрерывно.

В корыте 6 для суспензии происходит осаждение твердых частиц под действием силы тяжести, причем в направлении, противоположном движению фильтрата. В связи с этим возникает необходимость перемешивания суспензии, для чего используют мешалку 7.

Следует отметить, что ячейки при вращении барабана проходят так называемые «мертвые» зоны, в которых они оказываются отсоединенными от источников как вакуума, так и сжатого газа. Распределение зон по поверхности для стандартных фильтров общего назначения приведено в прил. Д.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ БАРАБАННОГО ВАКУУМ-ФИЛЬТРА

1.1 Плотность влажного осадка, кг/м3:

,(11)

где - плотность твердой фазы (сухого осадка), кг/м3 (прил. А),

= 2200 кг/м3;

- плотность жидкой фазы (воды) при = 40 оС, кг/м3 (прил. Б),

= 992 кг/м3;

- влажность осадка, масс. д.;

= 1 - = 1 - 0,5.

, кг/м3.

1.2 Отношение объема осадка на фильтре к объему полученного фильтрата, м3/м3:

;(12)

, м3/м3

1.3 Масса твердой фазы, откладывающейся на фильтре при прохождении единицы объема фильтрата

, кг/м3(13)

, кг/м3.

1.4 Продолжительность фильтрования

, с(14)

где - вязкость фильтрата (воды) при = 40 оС, Пас;

= 0,656 10-3 Пас (прил. В);

- масса твердой фазы, отлагающейся на фильтре при прохождении единицы объема фильтрата, кг/м3;

= 212, 6 кг/м3;

- удельное массовое сопротивление осадка, м/кг;

= 6,3 1010 м/кг;

- перепад давления при фильтровании, Па;

= 6,2 104 Па;

- высота слоя осадка на фильтре, м;

= 10 10-3 м;

- отношение объема осадка к объему фильтрата;

= 0,311 м3/м3;

- сопротивление фильтровальной перегородки, м-1;

= 4,1 109 м-1.

1.5 Продолжительность промывки

с (15)

где - коэффициент запаса, учитывающий необходимость увеличения поверхности сектора промывки по сравнению с теоретическим значением (= 1,05 1,2).

Принимаем = 1,1.

- удельный расход промывной жидкости, м3/кг вл. осадка;

= 1 10-3 м3/кг;

= 212,6 кг/м3;

= 6,3 1010 м/кг;

= 6,2 104 Па;

= 1367,4 кг/м3;

= 10 10-3 м;

= 0,311 м3/м3;

= 4,1 109 м-1

- вязкость промывной жидкости (воды) при = 40 оС, Пас,

= 0,656 10-3 Пас (прил. В);

1.6 Определение частоты вращения барабана, с-1

,(16)

где - угол сектора подсушки осадка, углов. град.;

- угол зоны съема осадка, углов. град.;

- угол зоны регенерации, углов. град.;

- углы мертвых зон соответственно между I и II, II и III, III и IV, IV и V технологическими зонами, углов. град.

С помощью прил. Д задаемся значениями углов, ориентируясь на наиболее типичные значения:

- время фильтрования, с;

с;

- время промывки, с;

с;

- время окончательной сушки осадка, с;

с (по заданию).

с-1.

1.7 Определение продолжительности полного цикла работы фильтра, с

,(17)

где - частота вращения барабана, с-1.

с.

1.8 Удельный объем фильтрата, м3/м2

,(18)

где - высота слоя осадка на фильтре, м;

;

- отношение объема осадка на фильтре к объему полученного фильтрата;

= 0,311 м3/м3;

м3/м2.

1.9 Производительность фильтра по осадку из уравнения материального баланса

,(19)

кг/с.

1.10 Производительность фильтра по фильтрату, кг/с

;(20)

кг/с, кг/с

Тогда объемная производительность фильтра по фильтрату:

м3/с.

1.11 Определим общую поверхность фильтрования, м2

,(21)

где - объемная производительность фильтра по фильтрату, м3/с,

м3/с,

- продолжительность полного цикла работы фильтра, с;

= 270,3 с,

- удельный объем фильтрата, м3/м2,

м3/м2,

- поправочный коэффициент, учитывающий необходимость увеличения поверхности из-за увеличения сопротивления фильтровальной перегородки при многократном ее использовании;

.

м2.

Выбираем нормализованный барабанный вакуум-фильтр, который имеет поверхность фильтрования м2 (прил. Д).

1.12 Уточненный расчет фильтра

Выбранный фильтр имеет следующие значения углов:

Частоту вращения барабана принимают наименьшей из рассчитанных по следующим зависимостям, с-1:

;(23)

с.

, с-1

, с-1(24)

с;

с.

с-1.

Так как < окончательно принимаем частоту вращения барабана с-1.

Определяем угол, необходимый для фильтрования:

, углов. град.(25)

.

Фактически угол сектора фильтрования в стандартном фильтре составляет . Таким образом, часть поверхности зоны фильтрования оказывается избыточной, поэтому при заказе фильтра целесообразно уменьшить угол фильтрования в распределительной головке на величину:

.

Этого можно добиться, например, увеличив на тоже значение угол или или .

Продолжительность полного цикла, с:

.

1.13 Производительность фильтра по фильтрату, м3/с

,

что соответствует заданной производительности (0,00352 м3/с).

Проверим толщину слоя осадка, м:

,(26)

где - производительность фильтра по осадку, кг/с, кг/с;

- продолжительность полного цикла, с, с;

- плотность осадка, кг/м3; кг/м3;

- поверхность фильтрования, выбранная по каталогу, м2 (прил. Д),

м2;

м мм, что находится в пределах заданной величины мм.

Определение диаметра и длины барабана.

Поверхность фильтрования, м2:

,

где - диаметр барабана, м;

- длина барабана, м.

Принимаем стандартное отношение .

Тогда .

м.

Стандартный диаметр барабана м (прил.Д).

м.

Проверим поверхность фильтрования:

, м2.

Окончательно выбираем барабанный вакуум-фильтр марки БО40-ЗУ общего назначения из углеродистой стали с поверхностью фильтрования м2 и диаметром барабана м.

2. Расчет и выбор вспомогательного оборудования

2.1 Размеры вспомогательного оборудования для фильтра с м2 (прил. Ж)

объем ресивера 3,7 м;

объем ловушки 0,8 - 1,2 м;

производительность вакуум-насоса 16 - 50 м/мин;

производительность воздуходувки 4 - 8 м/мин.

2.2 Расчет и выбор центробежного насоса

2.2.1 Выбор диаметра трубопровода

Внутренний диаметр трубопровода круглого сечения определяем по уравнению, м:

,(27)

где - объемная производительность фильтра по суспензии, м/с

(28)

G - производительность по суспензии, кг/с;

- плотность суспензии, кг/м;

;(29)

= 1081,2 кг/м;

- скорость подачи суспензии, м/с

Для всасывающего и нагнетательного трубопровода при перекачивании насосами примем = 1,5 м/с (прил. И)

м/с

м

Выбираем стальной трубопровод из углеродистой стали d = 70 х 3,5 мм (прил. К)

2.2.2 Определение потерь на трение и местные сопротивления

Коэффициент трения л определяем в зависимости от режима движения суспензии и шероховатости стенки трубы е.

Режим движения суспензии определяем по величине критерия Re

, (30)

где - коэффициент динамической вязкости суспензии, Па?с

При концентрации твердой фазы в суспензии менее 10 % объемных

=;(31)

при концентрации твердой фазы более 10 % объемных

=,(32)

где - динамический коэффициент вязкости чистой жидкости, Па?с

ц - объемная доля твердой фазы в суспензии, об. д.

Объемная доля твердой фазы в суспензии

,(33)

где - объемная производительность фильтра по осадку, м/с.

= м/с

- объемная производительность фильтра по суспензии, м/с.

= 0,00462 м/с.

об. д. = 23,8 %

Так как ц > 10 %, то для расчета ц используем уравнение (32)

=1,372?10 Па?с

(воды) при 40 оС=0,656?10 Па?с

Re = .

Средние значения шероховатости стенок труб, выполненных из различных материалов, можно найти в прил. Л. При незначительной коррозии для стальных цельнотянутых и сварных труб примем абсолютную шероховатость Д = 0,2 мм = 2?10м

Тогда е =

(34)

(35)

180645 > Re > 3225,8.

В турбулентном потоке различают три зоны, для которых коэффициент рассчитывают по разным формулам [3].

В трубопроводе имеет место смешенное трение, и расчет л следует проводить по формуле [3]:

л = 0,11,(36)

л = 0,0276

Сумма коэффициентов местных сопротивлений.

Для всасывающей линии:

(37)

где - значение коэффициента местного сопротивления при входе в трубу;

- значение коэффициента местного сопротивления при выходе из трубы;

- значение коэффициента местного сопротивления для вентиля нормального;

Значения коэффициентов выбираем по табл. XII [2]:

= 0,5;

= 1,0;

Интерполяцией находим, что для d = 0,063 м = 4,38.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:

=0,5 + 1 + 4,38 = 5,88.

Потерянный напор во всасывающей линии:

.(38)

Длину линии всасыванияпримем 2,5 м.

= (0,0276?)?= 0,8 м.

Для нагнетательной линии

=0,5 + 1 + 4,38 = 5,88.

Потерянный напор нагнетательной линии:

=(0,0276)? м.

Длину линии нагнетания примем = 4 м.

Общие потери напора:

= м.

2.2.3 Определение полного напора насоса и его выбор

Полный напор насоса, м:

Н ,(39)

где - перепад давления при фильтровании, Па;

= 6,2?10 Па;

- плотность исходной суспензии, кг/м;

= 1081,2 кг/ м

- геометрическая высота подачи суспензии, м

= 1/2D + 2,5 = 1/2?3 + 2,5 = 4,0 м

D - диаметр барабана, м

D = 3 м

- потерянный напор в линии всасывания и нагнетания, м

= 1,68 м

H = м.

Полезная мощность насоса

N = Q??g?H, Вт,(40)

где Q - производительность (подача) насоса, м/с

Q = V= 0,00462 м/с;

- плотность исходной суспензии при t=40 оC, кг/ м;

= 1081,2 кг/ м;

H - полный напор насоса, м;

H = 11,53 м;

N= 0,00462?1081,2?9,8?11,53 = 564,4 Вт = 0,564 кВт.

Мощность на выходном валу насоса при установившемся режиме работы, Вт

N =,

где - полезная мощность, Вт;

= 0,564 кВт;

, - кпд насоса и кпд передачи от электродвигателя к насосу.

Для насосов средней производительности примем равным 0,6, а ? 1,0 (так как в центробежных насосах вал электродвигателя непосредственно соединяется с валом насоса)

N = кВт.

Устанавливаем (прил. М), что заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки Х20/18, для которого Q = 5,5м3/с; Н=13,8 м; = 0,6.

Насос обеспечен электродвигателем Ао2-31-2 с номинальной мощностью= 3 кВт, частота вращения вала n = 48,3с.

3. Расчет и выбор емкостей

3.1 Емкость для суспензии

Расчет емкости для суспензии производим по производительности фильтра по суспензии

=,(41)

где G- производительность фильтра, кг/ч;

G= 18000 кг/ч;

ф - время работы фильтра, ч.

Примем ф = 1 ч;

- плотность исходной суспензии, кг/м;

= 1081,2 кг/м;

- коэффициент заполнения емкости, = 0,8 ? 0,9.

Примем = 0,8;

= м.

Емкость для суспензии цилиндрической формы диаметром D и высотой H. Определим диаметр емкости, задавшись стандартным отношением H/D = 1,5. Отсюда Н = 1,5 D.

=;

D = м.

По стандарту диаметр емкости D = 2,6 м.

Тогда высота емкости для суспензии Н = 1,5 ? 2,6 = 3,9 м.

3.2 Емкость для фильтрата

Объем емкости для фильтрата

м;

= 3,5 кг/с =12600 кг/ч;

Н/D = 1,5; Н= 1,5 D;

D = м.

По стандарту диаметр емкости 2,4 м.

Высота емкости Н = 1,5?2,4 = 3,6 м.

3.3 Емкость для промывной жидкости

Расчет емкости производим по количеству промывной жидкости, необходимой для промывания осадка.

Определим количество промывной жидкости, м3/ч:

н,(42)

где н - удельное количество промывной жидкости, м3/кг;

н= 1?10-3 м3/кг (по заданию);

G - производительность фильтра по осадку, кг/час;

G = 1,5 кг/с = 5400 кг/час;

= 1?10-3?5400 = 5,4 м3/час.

Объем емкости для промывной жидкости

= м3;

= 1час; ц = 0,8;

Н/D = 1,5; Н = 1,5 D;

D = м.

По стандарту диаметр емкости D = 1,8 м.

Высота емкости Н = 1,5D = 1,5 ? 1,8 = 2,7 м.

4. Расчет подогревателя исходной суспензии

Расчет подогревателя включает определение необходимой поверхности теплопередачи паровой рубашки и расхода греющего пара.

4.1 Тепловая нагрузка подогревателя, Вт

Q = G?С(t - t),(43)

где G - количество исходной суспензии, кг/с

G = 5 кг/с.

С - средняя удельная теплоемкость суспензии, Дж/кг?К

С = С(1 - ), Дж/кг?К

где С - удельная теплоемкость воды при средней температуре

;

С = 4190 Дж/кг?К;

С = 4190(1 - ) = 3562 Дж/кг?К;

Q = 5 ? 3562(40 - 20) = 356150 Вт.

4.2 Расход сухого греющего пара с учетом 5% потерь тепла, кг/с

G=,(44)

где r - удельная теплота конденсации водяного пара, Дж/кг

При Р= 2 ат, r = 2208?10 Дж/кг [2]

G= кг/с

4.3 Расчет поверхности теплопередачи

Поверхность теплопередачи F определяется по уравнению, м:

,(45)

где Q - тепловая нагрузка подогревателя, Вт

Q = 356150 Вт;

К - коэффициент теплопередачи, Вт/ (мК);

- средняя разность температур, оС.

4.3.1 Определение средней разности температур

Температура конденсации водяного пара при давлении 2 ат равна 119,6 оС [2].

Температурная схема:

119,6 оС ­­­­­­­--------119,6 оС

20 оС---------------------40 оС

= 119,6 - 20 = 99,6 оС

= 119,6 - 40 = 79,6 оС

< 2;

средняя разность температур

= оС

Средняя температура нагреваемой жидкости (суспензии)

= - =119,6 - 89,6 = 30 оС.

4.3.2 Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи К определяется по уравнению, Вт/(мК):

,(46)

где - коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке, Вт/(мК);

- сумма термических сопротивлений стенки и загрязнений по обе стороны стенки, (мК)/Вт;

- коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой суспензии, Вт/(мК)

Дальнейший расчет проводим исходя из того, что при установившемся процессе теплообмена количество тепла, передаваемое стенке от конденсирующегося пара, должно равняться количеству тепла передаваемого путем теплопроводности через стенку и загрязнений по обе стороны стенки, а также количеству тепла, передаваемого от стенки к нагреваемой суспензии:

,(47)

где = - - разность температур греющего пара и наружной поверхности стенки, оС;

= - - разность температур между поверхностями стенки, оС;

= - - разность температур внутренней поверхности стенки и средней температурой нагреваемой суспензии, оС.

Определим коэффициент теплоотдачи по уравнению:

=1,15, Вт/(мК)(48)

где ,, - соответственно теплопроводность Вт/(м?К), плотность (кг/м), вязкость (Па?с) конденсата при средней температуре пленки конденсата 0,5( + ). Когда разность температур ( - ) не превышает 30 оС - 40 оС физические характеристики конденсата могут быть определены при температуре конденсации греющего пара = .

r - теплота конденсации греющего пара при температуре =119,6 оС (при ) [2]

r = 2208?10Дж/кг;

Н - высота теплопередающей рубашки, м

Н = 0,8Н = 0,8?3,9 = 3,12 м

где Н - общая высота емкости для суспензии, м

Н = 3,9 м.

Зададимся

= - =1 оС.

Тогда физические свойства конденсата при = 119,6 оС [2]:

= 0,686 Вт/(м?К);

= 943 кг/м;

= 231?10Па?с.

Вт/(м?К).

Вычислим количество тепла, передаваемое стенке от конденсирующегося пара

=?=11081?1=11081 Вт/м.

Определим суммарное термическое сопротивление стенки, (м?К)/Вт

.(49)

Принимаем тепловую проводимость загрязнений со стороны греющего пара 1/= 5800 Вт/(м?К), со стороны суспензии 1/= = 5800 Вт/(м?К), коэффициент теплопроводности стенки = = 46,5 Вт/(м?К) [2].

Толщину стенки принимаем 5мм = 0,005 м (табл.1)

(м К/Вт)

Пользуясь уравнением (49), определим температуру стенки со стороны нагреваемой суспензии:

 = - ?;

= - = 119,6 - 1 = 118,6 оС;

= 118,6 - 11081?4,52310-4 = 113,59 оС.

Тогда разность температур между поверхностью стенки со стороны нагреваемой суспензии и средней температурой суспензии

= - = 113,59 - 30 = 83,59 оС.

Определим коэффициент теплоотдачи .

В аппаратах с рубашкой и мешалкой коэффициент теплоотдачи можно рассчитать по уравнению [2]:

, (50)

Где

- диаметр окружности, описываемой мешалкой, м;

D - внутренний диметр емкости для суспензии, м;

D = 2,6 м.

Примем [1]. Тогда м.

- коэффициент теплопроводности воды, Вт/(мК);

- удельная теплоемкость суспензии, Дж/кг?К;

- плотность суспензии, кг/м.

Значения ,, берут при средней температуре суспензии =30 оС

= 0,61 Вт/(м ? К).

= () = 4190() = 3562 Дж/(кг?К)

где - теплоемкость воды при = 30 оС

где - плотность воды при =30 оС;

= 1084,2 кг/м;

- коэффициент динамической вязкости суспензии при средней температуре t = 0,5(+).

t = 0,5(30 + 113,59) = 71,8 оС

=?Па?с

(воды) = 0,3952?10 Па?с

- коэффициент динамической вязкости суспензии при температуре = 113,59 оС

=? Па?с,

(воды) = 0,249?10 Па?с

n - число оборотов мешалки, c; n==1 c

Г - симплекс геометрического подобия;

Г=

Вт/(м2 К)

Количество тепла, передаваемого от стенки к нагреваемой суспензии

Вт/м2

? 11081 ? 126004

Так как >>, то для второго приближения

зададимся = 10 оС и повторим расчет.

= 6231,8 Вт/(м? К)

q = 6231,8? 10 = 62318 Вт/м

= 119,6 - 10 = 109,6 оС

= 109,6 о - 62318?4,523?10 = 81,4 оС

= 81,4 - 30 = 51,4 оС

Находим при t = 0,5(+) = 0,5(30 + 81,4) = 55,7 оС

Па?с

Находим при = 81,4 оС

Па?с

Вт/(м2 К)

Вт/м2

? 62318 ? 73384,6

Истинное значение q находим графически (Рис. 3).

Строим график q = f ().

Из графика q = 62000 Вт/м.

Тогда коэффициент теплопередачи

К = Вт/(м?К)

Поверхность теплопередачи

F = м

Рисунок 3 - График зависимости q = f ( t1)

5. Расчет диаметра и высоты барометрической труб

Диаметр барометрической трубы определяем из уравнения, м:

,(51)

где - производительность фильтра по фильтрату, м/с;

= 0,0035 м/с;

- количество промывной жидкости, м3/с;

= 5,4 м/час = 0,0015, м3/с;

- скорость жидкости в барометрической трубе, м/с (принимается равной 0,5 - 1 м/с).

Примем = 1 м/с.

м.

Высоты барометрической трубы Н определяем по уравнению, м:

Н= h+ h+ 0,5,(52)

где h - высота столба жидкости в барометрической трубе, уравновешивающего разность давлений атмосферного и в сепараторе, м;

h=10,33, (53)

где В - разрежение в сепараторе.

В = мм рт.ст

h = 10,33, м

h - высота столба жидкости в барометрической трубе, отвечающая напору, затрачиваемому на создание скоростного напора и на преодоление гидравлических сопротивлений в трубе, м;

h = (54)

где - скорость жидкости в трубе, м/с;

= 1 м/с;

л - коэффициент трения при движении жидкости по барометрической трубе.

При движении жидкости в шероховатых трубах:

,(55)

где - относительная шероховатость;

=

- средняя высота выступов на стенках трубы, м. Примем = 0,2 мм = 2?10м (прил. Л).

Re =

- плотность воды при 30 оС кг/м;

= 995 кг/м;

- вязкость воды при 30 оС, Па?с;

= 0,8 Па?с.

,

л = 0,0265;

=+ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на входе и выходе из барометрической трубы;

Принимаем = 0,5; = 1,0 [2].

h==1,551+0,0169, м

= 6,33+1,551+0,0169+ 0,5;

0,5 м - запас высоты на возможное изменение барометрического давления.

= 8,525 м.

6. Расчет мощности, потребляемой вакуум-насосом

Двигатели для вакуум-насосов подбирают с учетом производительности насоса по величине работы сжатия, соответствующей остаточному давлению Р (при условии, что давление нагнетания Р равно 1ат).

При помощи вакуум-насоса в аппарате должен быть создан вакуум (разрежение) В, ат.

Определим теоретический расход работы, затрачиваемой на отсасывание 1м воздуха, считая сжатие воздуха в вакуум-насосе политропическим, по уравнению, Дж/ м:

,(56)

где m - показатель политропы; m = 1,25;

- начальное давление воздуха, Па

= - Па

- конечное давление воздуха, равное атмосферному, Па

Па

=Па (по заданию)

V - производительность вакуум-насоса, м/с

Для фильтра F = 40 м(прил. Ж) производительность вакуум-насоса находится в пределах 16 - 50 м/мин.

Примем V = 30 м/мин

, Дж/ м

Мощность двигателя вакуум-насоса определим по уравнению, кВт

,

- к.п.д. вакуум-насоса; = 0,75

кВт

Выбираем вакуум-насос типа ВВН-50 с мощностью на валу = 94 кВт (прил. П).

Список литературы

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Изд. 9-е пер. и доп.- М.: Химия, 1973. - 754 с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.- Л.: Химия, 1987. - 576 с.

3. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дытнерского.- М.: Химия, 1991. - 493 с.

4. Кувшинский М.Н., Соболева А.П. Курсовое проектирование по предмету «Процессы и аппараты химической промышленности». Изд. 2-е пер. и доп.- М.: Высшая школа, 1980. - 221 с.

5. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. - М.: Энергия, 1977. - 424 с.

6. Доманский И.В. и др. Машины и аппараты химических производств / Под ред. В.Н. Соколова. - Л.: Машиностроение, 1982. - 384 с.

7. Фильтры для жидкостей. Каталог - справочник, ч. I, II. - М.: Уинтихимнефтемаш, 1965.

8. ГОСТ Вакуум-насосы низкого давления.

Размещено на Allbest.ru