Расчет и проектирование абсорбционной установки непрерывного действия для улавливания паров метанола из газовой смеси (воздушной) водой, страница 20

,                                                                                                                                       (3.2.61)

где  d – диаметр трубопровода, м;

V_ж – объемный расход поглотителя, м³/с;

ω - скорость воды в трубопроводе, м/с.

.

На основе расчета выбираем трубопровод из углеродистой  стали  наружным диаметром 0,076 м и толщиной стенок 4 мм. Тогда внутренний диаметр d = 0,068 м.

Фактическая скорость воды в трубе равна /1/:

,                                                                            (3.2.62)

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

d – внутренний диаметр трубопровода, м.

Определим потери на трение и местные сопротивления.

Критерий Рейнольдса для потока в трубопроводе:

,                                                                        (3.2.63)

где  Re – критерий Рейнольдса;

ω - фактическая скорость в трубе, м/с;

d – диаметр трубопровода, м;

ρ_ж– плотность жидкого поглотителя, кг/м³;

μ_ж – динамический коэффициент вязкости жидкого поглотителя, Па*с.

Температура воды, поступающей в холодильник t = 16 ⁰С, μ_ж = 1,124∙10^-3 Па∙с.

Тогда критерий Рейнольдса равен:

.

Т.к. Re >10000, то развивается турбулентный режим течения воды.

Примем абсолютную шероховатость равной Δ = 1∙10^-4 (трубы стальные и новые), тогда относительная шероховатость:

е = Δ /d,                                                                    (3.2.64)

где  d – внутренний диаметр трубопровода.

е = 1∙10^-4/0,068 = 1,471∙10^-3

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

 = = 680,

 = = 6800,

 = = 380693.

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

λ = 0,11 ∙,                                                                                                              (3.2.65)

λ = 0,11 ∙,

Определим коэффициенты местных сопротивлений:

Для всасывающей линии:

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

2)  прямоточный вентиль: для d =0,068 м   при Re < 3∙10⁵ :  ξ2 = 0,558,

3) коэффициент сопротивления плавного отвода, примем отношение=6:  ξ3 = 0,09.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений во всасывающей линии:

                                                                       (3.2.66)

Потерянный напор во всасывающей линии:

,                                                                       (3.2.67)

где  h_п.вс - потерянный напор во всасывающей линии, м;

λ – коэффициент трения;

l – длина трубопровода на линии всасывания, м;

d – диаметр трубопровода, м;

ξ – коэффициенты местных сопротивлений на линии всасывания;

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

Примем длину трубопровода на этом участке l = 5 м.

Для нагнетательной линии:

1)  вентиль нормальный для d =0,068 м: ξ1 = 4,2,

2)  отвод под углом 90⁰ для d =0,068 м, =6: ξ2 = 0,09,

3) выход из трубы (с острыми краями): ξ3 = 1.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетательной линии:

                                                                       (3.2.68)

.

Потерянный напор на нагнетательной линии:

,                                                                       (3.2.69)

где  h_п.наг - потерянный напор вна нагнетательной линии, м;

λ – коэффициент трения;

l – длина трубопровода в нагнетательной линии, м;

d – диаметр трубопровода, м;

ξ – коэффициенты местных сопротивлений;

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

Примем длину трубопровода на этом участке l = 15 м.

Общие потери напора h_п , м:

h_п = h_п.вс + h_п.наг ,                                                                            (3.2.70)

 h_п = 0,33 + 1,198 = 1,528

Выбор насоса.

Находим потребный напор насоса:

,                                                                    (3.2.71)

где  H – требуемый напор насоса, м.вод.ст;

Р – давление в аппарате, Па;