化工流体管路设计讲解.docx

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1、流体输送管路设计书目1 .任务书2 .设计过程2.1 流程图2.2 管道设计221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234泵的安装高度估算2.4 设计结果一览图表3 .条件变更对输送系统的影响分析4 .操作过程及留意事项5 .设计评述6 .参考文献7 .符号说明一、任务书某工厂须要将肯定量溶剂从贮槽送往高位僭,两陋液面稔定，其间的垂直距离为IOm1溶剂温度2O*C,溶剂贮槽液面及地面的距离为3n,试解决下列问题：选择输送管了,并画出示意图：选择合适类型的泵：求

2、泵的轴功率和电机功率：确定泵的安装位重：确定泵的工作点、损耗在阀门上的轴功率：现若流量需增加10%,可实行什么措施？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隙,输送量为（50+学号最终两位）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G2.管道设计2.1 物理参数及操作环境条件在20C,即3O3.I5K下进行，储楸A及大气相通，其液面上方大气压假定为Ia1.m,离心泵依据管路计匏选择。输送量为61.000kgh.常压、303.15K下，乙醇的物性数据为：密度P=789kgm,黏度U=

3、1.15*i3Pas.2.2 管径、流速、雷诺数的计算及流型的推断工程设计中.易燃易爆液体管道直径的大小.及平安流速值的大小有干脆的关系。依据化工设计手册1乙醇的平安流速u5ms,结合乙醇在管路输送的经济流速2,和泵吸入管的举荐流速0.5u2.011s和排出管的举荐流速2.4u3.0ms3。假定液体在吸入管道内的流速1=2.2,在泵排出管内的流速u=3.0ms,已知流量匕=7733力=00215/n3s,由流量计算式得吸入管径为：=112/WH同理得排出管径为：=96nun查流体输送用不锈钢无缝钢管规格表【4】选取吸入管规格21三4mmo则吸入管内径J0=121-4x2=113,V10.021

4、5C，实际流速为：=-=ii-7=2.143w.v内2)314-J吸入管雷诺数%=3=必2曳泮=W42J40001.15XIO因此可推断流体的潦形为湍潦。选取排出管规格则02卯”35皿。则排出管内径J1=1()2-3.52nn=95nn,VO(PI5文院流束为.%=：=士上一=30Ms实际血速力.*2314(竿)排出管雷诺数Re1.S=肛口士1?逊.=197490.11.15XIO因此可推断流体的潦形为湍流“查某些工业管道的肯定粗糙度表得新的无缝钢管肯定粗糙度=0.02mm,由于Re=4*10373*106,管内径5020Omm,所以我们用顾毓珍公式公式：算得吸入管人为0.0201,排出管为O

5、oI96。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4值表可得本项目所需阀门管件基础数据如卜表所示：名称个数J*备注90标准弯头20.75安泵处算一个弯头闸阀30.17作为泵的切断阀，全开标准截止阀16.4作节流阀，按球心阀全开处理(2)直管摩擦阻力的计算Hn=0.0201X-+0.0196上二=1.6563m2g28局部阻力的计算。2 .标准弯头造成的局部阻力。由管件及阀门的局部阻力系数表可查得，其90的标准弯头=0.753 .闸阀造成的局部阻力。管件及阀门的局部阻力系数表可查得全开的闸阀的=0.174 .涡轮番量计*3雕而时用力辐西伊DN籍50$01

6、00150200250156153147242252W174在80100之间，取2.42综上，计算局部阻力明产品+Z1-=(0.75+0.17+(2.42+0.17*2+1+0.75)=2.443m综上可得总管路的特性方程为:He=z+hf=10+1.6563+2.443=14.0993m(单位m)4管路的特性方程的计算=A2+包+强+皿CP2,在特定的管路系统中，于肯定条件卜.操作时，上式中动能一项可以忽视，AZ及Ap/Pg均为定值，令可将上式简化为He=K+%,对于特定管路，可令*E将上式进一步简化为H.=K+GQc20在本设计中：K=AZ+Ap/Pg=(za+ppg)oa+(Azh+pp

7、g)3hA8004600=(10+0.4X10*7998.29.81)X115(14+0.2X10998.29.81)X丽=43.809mG=(!+)13|88=O.O236X(6+6.5+2.7+0.6)2.09+1m+I0246(I(HI.5+O.5)/0.()77+1(环冷蒜而)=1.,65XeM因此管路的特性方程可以表示为：He=43.809+1.65IO4Qc(二)泵的选择和设计1、基础数据及相关信息1)介质物性：输送对象为乙肝，/=789w,-.15*103Pas,基本无固体颗粒、气体等杂质。2）操作条件：液体温度及环境温度相等，为20,=1.013105P2、泵型号确定及其基础性

8、能参数由管路计算分析得需对管路供应的压头he=14.O993考虑到平安系数1.05到1.10,把泵的扬程定为H=15.5m泵的流量至少为Q=78由上述信息查65Y-60型泵性能表和性能曲线图的，选择65Y-60B型油泵并获得泵的基础数据：所选泵为单吸离心卧式油泵（Y）,吸入口直径65mm,单吸扬程60m,叶轮级数为1,比基本型号65Y60离心油泵直径小二级（B）,原始性能参数（即出厂用2（）C清水测值）如下表所示。流量Q扬程H转速n轴功率N电机功率M效率7汽蚀余量泵壳允许应力20%/力38m2950rmin4.22kW5.5kW49%2.7m1570/2250结构形式单级悬臂3、泵性能参数的校

9、正及工作点的确定（1）工作点确定由项目要求知主管道流量Q,=77.3/。，等于泵原始性能参数中的流量值，故泵工作点为：.=Qa=20w；相应用=38m由附图查得最高效率%h=51%,泵应在不低于92%内工作，即高效区下界/1.=92%八=46.9%（7.=49%,因此泵在高效区工作。（2）校正本项目输送液体为混合烷烧，非出厂时测定泵性能参数所用的清水，因此须要对泵的参数进行校正。1）液体密度影响：离心泵流量、压头均及液体密度无关，效率也不随液体密度变更，但轴功率理论表达式为N=HO。/（1（）277）,可知其较正式、=2=1=3.467120IOW/s时泵的性能参数须要进行修正。（课本P94）

10、本项目中液体的运动黏度为=Xi（T=O.975CStVV2OX10/s,而计算可得20C下水的运动粘度为IZ=s=1.007cS1.,及混合烷克IZ值近似，故可认为该液体黏度对泵参数基本无影响。3）另外，这里不考虑液体变更对离心泵汽蚀余量的影响。总结以上分析，浆泵的实际工作参数列于下表:流量Q扬程H转速n轴功率N电机功率M效率n汽蚀余量M泵壳允许应力20myh38m2950rmin3.467kW5.5kW49%2.7m1570/2250结构单级悬臂形式4、泵的安装高度估算泵的安装高度Hg=,其中4=12OkPaP=1201.夕=820依/加，=2.7111,罐泵间的动压头损失1.o-()r-=

11、0.22m2g将各已知数带入得安装高度Hg=-2.9211,结果表示泵应安装在低于油罐液面2.92m处。(三)设计结果一览图表二、条件变更对输送系统的影响分析2、操作条件变更(1)流量变更：理论上流量变更基本不会变更管道特性方程He=K+G中的两个参数。由65Y-60B泵的性能表可知，输送液体流量稍有增加或减小在范围左右变动时，所选泵均能维持系统正常运行。可以调整输送管路上的阀门变更管路特性来使系统处于不同的工作点。但要求流量若在该范围之外，则要考虑换其他型号的泵。(2)压力变更：若油罐A,高位槽B、C内的压力有较大变动，要满意输送要求，则须要重新设计管路以及选择泵型。因为从设计过程来看压力确

12、定是一个大的前提，其变更会导致管路特性方程中K值的变更，进而影响随后的设计，另外由泵安装高度计算式Hg=得P变更也会对泵位置的确定有影响。三、设计评述1、对设计的整体概括本次设计依据项目所给条件先确定主管道规格，然后设定C支管道的规格及主管道相同（依据是减小截面突变而引起Y头损失），再依据分支管路内单位质量流体在流淌终了时机械能及能量损失之和相等的特点列式并用试差法得出b支管路的规格，最终计算出管路的特性方程并选出满意要求的泵。本设计对孔板流量计进行了设计，对六项因素导致管路压头的损失进行了分析估算，对泵的性能参数进行了校正，还分析了液体物性和操作条件变更对系统的影响。2、设计的不足之处分析本

13、设计只是初步设计，其中有许多忽视或不严密之处：（1）因设计任务书未给出具体的罐槽平立面相对位置，对管道长度做了近似处理。（2）管道上管件阀门个数、类型以及局部阻力系数也是大致的状况并依据阀门全开处理，实际施工完成后可能及之有肯定差别。设计未能给出所用阀门管件的具体规格、相关参数及在管路中的相对位置。（3）管道特性方程计算Re对2值的影响。（4）未对转子流量计进行相关计算。（5）因泵安装引起的管道压头损失估算过程不很严密，且未将单向底阀、旁路流量调整的协助管路、放净阀及其所在支路等对管道特性方程的影响考虑在内。（6）泵的确定所用图表来自1976年的参考资料，可能会及现在有所不同，但我将其及流体流

14、淌课本后泵规格表对比了一下发觉差别几乎可以忽视不计。（7）安装高度一项未考虑因“倒灌”安装而导致管路长度的变更。（8）未考虑安装平安阀的问题，为对系统的平安性进行分析。（9）限于时间及技术问题，作业设计当然以上几点只是不足之处的部分状况，是我个人能够察觉到的明显存在不足的地方，还须要进一步分析整个设计存在的问题。参考文献（1） 柴诚敬、张国亮.化工流体流淌及传热.其次版.北京:化学工业出版社，2007.（2） 娄爱娟.吴志泉.吴叙美.化工设计.上海:华东理工高校出版社，2002.（3） 石油化学工业部石油化工规划设计院组织.泵和电动机的选用.第一版.北京:石油化学工业出版社，1976.（4） 高鸿宾.有机化学.第四版.北京：高等教化出版社，2005（5） g石油化工剧毒、易燃、可燃介质管道施工及验收规范的规定进行（6） 无缝钢管：在化工厂中广泛应用，特点是品质匀称、强度高，