化工流体管路设计

流体输送管路设计

目录

1.任务书

2.设计过程

2.1流程图

2.2管道设计

2.2.1主管道规格确定

2.2.2管道特性方程估算

2.3泵的设计

2.3.1项目基础数据及相关信息

2.3.2泵型号确定及其基础特性参数

2.3.3泵工作点确定及其性能参数的校正2.3.4泵的安装高度估算

2.4设计结果一览图表

3．条件变化对输送系统的影响分析4．操作过程及注意事项

5．设计评述

6．参考文献

7.符号说明

一、任务书

某工厂需要将一定量溶剂从贮槽送往高位槽,两槽液面稳定,其间的垂直距离为10m, 溶剂温度20℃,溶剂贮槽液面与地面的距离为3m,试解决下列问题：⑴选择输送管子,并画出示意图；⑵选择合适类型的泵；⑶求泵的轴功率和电机功率；⑷确定泵的安装位置；⑸确定泵的工作点、损耗在阀门上的轴功率；

⑹现若流量需增加10%,可采取什么措施? 分析管路设计中可行的节能措施。

注：学号单号同学选用溶剂为乙醇，双号同学选用溶剂为甲醇，输送量为（50+学号最后两位）吨/小时。

要求：查阅相关工程设计手册或其它文献，写出设计报告，对工艺参数的选用附上相关出处。

二、设计过程

1.流程图

2.管道设计

2.1物理参数及操作环境

条件在20℃，即303.15K 下进行，储罐A 与大气相通，其液面上方大气压假定为1atm ，离心泵根据管路计算选择。输送量为61000kg/h 。

常压、303.15K 下，乙醇的物性数据为：密度ρ=789kg/m 3,黏度μ=1.15*10-3Pa ·s 。

2.2管径、流速、雷诺数的计算与流型的判断

工程设计中．易燃易爆液体管道直径的大小．与安全流速值的大小有直接的关系。根据化工设计手册[1]

乙醇的安全流速u ≤5m/s,结合乙醇在管路输送的经济流速[2]，和泵吸入管的推荐流速0.5≤u ≤2.0m/s 和排出管的推荐流速2.4≤u ≤3.0m/s[3]。

假定液体在吸入管道内的流速0u =2.2s m ，在泵排出管

内的流速u 1=3.0m/s,已知流量s / 0.0215/ 77.33

3m h m V a

==，由流量计算式u d V 2

2⎪⎭

⎫

⎝⎛=π

得吸入管径为：

002u V d a π==mm 2.2

14.30.0215

2⨯=112mm 同理得排出管径为：

112u V d a π==mm 3.0

14.30.02152⨯=96mm 查流体输送用不锈钢无缝钢管规格表【4】 选取吸入管规格mm mm 4 121⨯φ。则吸入管内径

mm mm d 113241210=⨯-=，

实际流速为：s m d V u a /2.14320.11314.30.0215

)2(22

00=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯==π 吸入管雷诺数66142.1110

1.15789

2.1430.113Re 3

000=⨯⨯⨯=

=

-μ

ρ

u d >4000

因此可判断流体的流形为湍流。

选取排出管规格mm mm 3.5102⨯φ。则排出管内径

mm mm d 9525.31021=⨯-=，

实际流速为：s m d V u a /3.0320.09514.30.0215

)2(2

2

11=⎪⎭

⎫ ⎝⎛⨯==

π 排出管雷诺数197490.1

101.15789

3.031095Re 3

3111=⨯⨯⨯⨯==

--μ

ρ

u d

因此可判断流体的流形为湍流。

查某些工业管道的绝对粗糙度表得新的无缝钢管绝对粗糙度ε=0.02mm ，

由于Re=4*103～3*106，管内径50～200mm,所以我们用顾毓珍公式38

.0e

0.75430.01227R +=λ公式：算得吸入管λ为0.0201，排出

管λ为0.0196。 4、管道特性方程估算 （1）管件阀门数据

由初步设计图分析及查管件和阀件的局部阻力系数ζ值表可得本项目所需阀门管件基础数据如下表所示：

(2)直管摩擦阻力的计算

1f H =g u L g u d L 2d 221112

0000λ

λ+∑=113.05⨯0.0201⨯g

u 220

+

095

.015⨯0.0196⨯

g

u 22

1=1.6563m

(3)局部阻力的计算。 2.标准弯头造成的局部阻力。

由管件与阀门的局部阻力系数表可查得，其90°的标准弯头ξ=0.75

3.闸阀造成的局部阻力。

管件与阀门的局部阻力系数表可查得全开的闸阀的ξ=0.17 4.涡轮流量计

管径

在80～100之间，ξ取2.42 综上，计算局部阻力

1f H =

()()81

.9*203.375.012*17.042.29.81*22.1430.50.170.752g u 22

2211200++++++=+∑∑ξζg u =2.443m

综上可得总管路的特性方程为：

He =z+h f =10+1.6563+2.443=14.0993m

（He 单位m ）

4管路的特性方程的计算

2e f 2

b

u p

H z H ρ∆∆=∆+++∑

在特定的管路系统中，于一定条件下操作时，上式中动能一项可以忽略，Δz 与

Δp/ρg 均为定值，令

p K z g

ρ∆=∆+

可将上式简化为e f H K H =+∑，对于特定管路，可令

e 248l l G d d g

λζπ+∑⎛⎫=+∑ ⎪⎝⎭

将上式进一步简化为

2e e H K GQ =+。

在本设计中：

K=Δz +Δp/ρg=（Δz A +Δp A /ρg ）ωA +（Δz B +Δp B /ρg ）ωB