Расчет ректификационной установки непрерывного действия для разделения смеси бензол – уксусная кислота (Подбор теплообменного аппарата для подогрева исходной смеси), страница 6

где H – расстояние от уровня смеси в резервуаре до точки подачи её в колонну, м.

Разность давлений в резервуаре и в колонне

где Р_к и Р_р – давление в колонне и резервуаре соответственно, МПа.

Общий перепад давлений, необходимый для преодоления всех видов сопротивлений трубопровода и теплообменника, а также на создание скорости, на подъем потока с учетом ΔР_доп:

По значениям полного напора

и объемного расхода

произведем подбор насоса:

в качестве прототипа принимаем электронасосный агрегат типа ВНГ-ц-Е-4-20 со следующими характеристиками:

·  подача, м³/ч                                                      4

·  напор, м                                                            20

·  электродвигатель АИМ71А2

·  мощность двигателя, кВт                               0,75

·  частота вращения вала двигателя, об/мин    3000

2.4 Расчет центробежного насоса

Для выбора конструктивной схемы насоса и типа колеса рассчитаем коэффициент быстроходности рабочего колеса

где n – частота вращения рабочего колеса, об/мин.

Следовательно, тип колеса – тихоходное.

Предельно допустимый напор

где k=0,041 – коэффициент для тихоходного колеса /7/.

Число ступеней

         

Так как i<1,1, то одна ступень.

Приведенный диаметр входа в рабочее колесо

Гидравлический КПД на расчетном режиме

Объемный КПД (КПД подачи)

Механический КПД η_м предварительно примем равным 0,96.

Полный КПД насоса

Мощность, потребляемая насосом

где ρ – плотность смеси при 18 ºС, кг/м³.

Максимальная мощность насоса при 10%-ной перегрузке (мощность электродвигателя с учетом 10%-го запаса)

 

2.4.1 Расчет размеров рабочего колеса

Угловая скорость рабочего колеса

Крутящий момент на валу насоса

Диаметр вала насоса

где τ_доп – допускаемое напряжение на кручение стального вала, МПа.

По значению d_В=0,019 м выбираем ближайший больший диаметр d_В из стандартных рядов нормальных линейных размеров d_В=20 мм.

Концевой диаметр втулки рабочего колеса

 

Длина втулки (ступицы) рабочего колеса

Расчетная производительность колеса насоса

Первое приближение

Скорость входа потока в колесо

где α₀ – коэффициент, находящийся в пределах 0,06…0,08.

Диаметр входа в колесо

Полученное значение округляем до ближайшего, кратного 5; D₀=0,045 м.

Уточненная скорость входа

Радиус средней точки входной кромки лопатки

Меридиональную составляющую абсолютной скорости потока С`_m1 до стеснения сечения лопатками принимаем равной скорости входа С₀;

Ширина входного канала в меридиональном сечении

Коэффициент стеснения сечения лопатками на входе в колесо принимаем в первом приближении равным К₁=1,15.

Меридиональная составляющая абсолютной скорости при поступлении на лопатку с учетом стеснения сечения

Окружная (переносная) скорость на входе в колесо

Угол безударного входа потока на лопасти при С_1r=C_m1

Принимая β₁=25º, имеем

Теоретический напор колеса

Окружная скорость при выходе из колеса в первом приближении, полагая К_u2=0,5

Наружный радиус колеса

Меридиональная составляющая скорости потока при выходе из колеса без учета стеснения сечения (принимая К₀=0,8)

Коэффициент стеснения сечения лопатками на выходе из колеса (в первом приближении) К₂=1,1

Угол выхода лопатки

Оптимальное число лопаток

Поправочный коэффициент влияния конечного числа лопаток на напор

где γ – коэффициент, зависящий от шероховатости и поверхности проточной части рабочего колеса, определяется по формуле

Тогда

Расчетный напор, создаваемый при бесконечно большом числе лопаток колеса, определяется по формуле

Меридиональная составляющая скорости потока с учетом стеснения

сечения тела лопаток при выходе

Второе приближение

Окружная скорость на выходе из колеса

Наружные радиус и диаметр колеса