Расчет и проектирование абсорбционной установки непрерывного действия для улавливания паров метанола из газовой смеси (воздушной) водой, страница 17

Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства найдем по формуле:

,                                                                            (3.2.33)

где  ∆Р_м.тр – гидравлическое сопротивление, Па;

m – число рядов омываемых потоком труб;

х – число сегментных перегородок;

ω_м.тр – скорость воздуха, м/с;

ρ₁ – плотность воздуха при рабочих условиях, кг/м³;

ω_м.тр.ш – скорость воздуха в штуцерах, м/с.

3.3 Расчет и подбор газодувки для подачи газовой смеси в абсорбер

1)  Выбор трубопровода.

Примем скорость воздуха в трубопроводе ω = 20 м/с.

Газодувка располагаются после теплообменника, поэтому объемный расход тот же, что и в абсорбере.

Тогда диаметры трубопроводов находим по уравнению расхода /1/:

,                                                                            (3.2.34)

где  d – диаметр трубопровода, м;

V – общий объемный расход воздуха при рабочих условиях, м³/с.

ω - скорость воздуха в трубопроводе, м/с.

На основе расчета выбираем стандартный трубопровод из углеродистой  стали наружным диаметром 500 мм и толщиной стенок 4 мм. Тогда внутренний диаметр d = 492 мм.

Фактическая скорость в трубе равна /1/:

,                                                                            (3.2.35)

где  ω - фактическая скорость в трубе, м/с;

d – внутренний диаметр трубопровода, м.

.

2)  Определим потери на трение и местные сопротивления.

Критерий Рейнольдса для потока в трубопроводе:

,                                                                        (3.2.36)

где  Re – критерий Рейнольдса для газа в трубопроводах;

ω - фактическая скорость в трубе, м/с;

ρ_y– плотность газовой смеси, кг/м³;

μ_y– динамический коэффициент вязкости газовой смеси, Па∙с.

Режим турбулентный.

Примем абсолютную шероховатость ∆ = 0,1*10^{-3 м (стальные новые трубы).}

Относительная шероховатость:

е = ∆/d,                                                                    (3.2.37)                                                                   

где  d – внутренний диаметр трубопровода.

е = 0,1*10^-3/0,492 = 2,033∙10^-4

В турбулентном потоке различают три зоны, для которых коэффициент λ рассчитывают по разным формулам. Для выбора формулы определим значения следующих величин

                                                     = = 4919,

 = = 49190,

         = = 2754550.

Т.к. < Re <, то коэффициент трения рассчитываем для зоны смешенного трения /1/ по формуле:

λ = 0,11 ∙,                                                                                                              (3.2.38)

λ = 0,11 ∙= 0,014.

Гидравлическое сопротивление трубопровода на линии всасывания найдем по формуле /1/:

,                                                                            (3.2.39)                                                                           

где  ∆Р_тр - гидравлическое сопротивление трубопровода, Па;

λ – коэффициент трения;

l – длина трубопровода, м;

d – диаметр трубопровода, м;

∑ξ – сумма коэффициентов местных сопротивлений;

ρ_y – плотность газовой смеси, кг/м³;

ω – фактическая скорость газа в трубе, м/с.

Определим коэффициенты местных сопротивлений:

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

2)  задвижка: для d = 0,492 м      ξ2 = 0,15;

3) колено под углом 90⁰: для d = 0,492 м      ξ3 = 1,1;

4) отвод под углом 90⁰ с  радиусом поворота равным четырем диаметрам трубы: А = 1, В = 0,11  ξ4 = 0,11,

5) выход из трубы:  ξ5 = 1.

                                                                  (3.2.40)

Длина трубопровода: l = 20 м.

Отсюда гидравлическое сопротивление во всасывающей линии равно:

.

Избыточное давление, которое должна обеспечивать газодувка:

,                                                                       (3.2.41)

где  ∆P_г - давление, которое должна обеспечивать газодувка, Па;

∆Р_тр – гидравлическое сопротивление трубопровода, Па;

∆Р_мтр – межтрубное гидравлическое сопротивление холодильника, Па;