化工流体管路设计资料
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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:
002
u V d a π==mm 2.2
14.30.0215
2⨯=112mm 同理得排出管径为:112
u 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
0000
λλ+∑=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