Исходные данные к работе и подбор вентилятора для перекачивания воздуха через адсорбер

Подобрать вентилятор для перекачивания воздуха через адсорбер. Расход воздуха 0,4 м³/с, температура 20 °С. Воздух вводится в нижнюю часть адсорбера. Давление исходного воздуха и над слоем адсорбента атмосферное. Сорбент представляет собой частицы, плотность которых r_т = 800 кг/м³, средний размер d_ч =0,00205 м, фактор формы Ф=0,8. Высота неподвижного слоя сорбента 0,65 м, порозность ε=0,4 м³/м³. Внутренний диаметр адсорбера D = 1,34 м. Длина трубопровода от точки забора воздуха до адсорбера составляет 20 м. На трубопроводе имеются четыре колена под углом 90° и одна задвижка.

Определяем состояние (неподвижное или псевдоожиженное) слоя.

Фиктивная скорость воздуха в аппарате:

w_n=4Q/(nD²) = 4-0,4/(3,14-1,34²) =0,284 м/с.

Рассчитаем критерий Архимеда по формуле (1.25):

Аг = (0,00205)³1,206-9,81 (800 - 1,206) / (1,85 × 10^-5)²=2,38 × 10⁵.

Определим Re_{o пс} c по приближенной формуле (1.26):

Скорость начала псевдоожижения найдем по формуле (1.27):

w_пс=60,3-1,85-10^-5/(0,00205-1,206) =0,451 м/с.

Таким образом, w_0˂ w_пс; слой находится в неподвижном состоянии.

Определим критерий Рейиольдса в слое по формуле (1.14):

Рассчитаем λ по формуле (1.11):

λ = 133/33,7 + 2,34=6,29.

Найдем гидравлическое сопротивление слоя по формуле (1.13):

=3-6,29×0,65(1-0.4) 1,206 - 0,284²/(4×0,8×0,4³×-0,00205) = 1705 Па

Примем, что гидравлическое сопротивление газораспределительной решетки и других вспомо­гательных устройств в адсорбере составляет 10 % от сопротивления слоя.

Тогда гидравлическое со­противление аппарата:

=1705×1,1=1876 Па.

Примем скорость воздуха в трубопроводе w =10 м/с. Тогда диаметр трубопровода по формуле (1.8) равен:

Выбираем стальной трубопровод наружным диаметром 245 мм и толщиной стенки 7 мм. Тогда внутренний диаметр d=0,231 м. Фактическая скорость в трубе:

w= 0,4×4/ (3,14 × 0,231)²=9,55 м/с.

Критерий Рейиольдса для потока в трубопроводе:

Re=9,55×0,231 × 1,206/(1,85×10^-5) = 143800.

Примем, что трубы были в эксплуатации, имеют незначительную коррозию.

Тогда =0,15 мм.

Получим:

е= 1,5×10^-4/0,231=6,49×10^-4; 1/e=1541; 10-1/ e =15410; 560×1/ e 862900; 15410<Re = 143800<862900.

Таким образом, расчет λ следует проводить для зоны смешанного трения по формуле (1.6):

λ = 0,11 (6,49×10^-4+68/143800)^0,25=0,020.

Определим коэффициенты местных сопротивлений:

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

2. задвижка: для=0,231 м ξ₂ = 0,22;

3. колено: ξ₃=1,1;

4. выход из трубы: ξ₄=1.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

Ʃξ=0,5+0,22+4×1,1 + 1 =6,12. Гидравлическое сопротивление трубопровода по формуле (1.1):

_∆p_п= (0,020×20/0,231 +6,12) 1,206×9,55²/2= 432 Па.

Избыточное давление, которое должен обеспечить вентилятор для преодоления гидравличе­ского сопротивления аппарата и трубопровода, равно:

_∆p=∆p_в + _∆p_п = 1876 +432 = 2308 Па.

Таким образом, необходим вентилятор среднего давления. Полезную мощность его находим по формуле (1.32):

N=pgQH=Q_∆p = 0.4•2308 =923 Вт=0,923 кВт.

Принимая ɳ_пер= l и ɳ_н= 0,6, по формуле (1.34) найдем:

N=0,923/0,6 =1,54 кВт.

По полученным данным лучше всего удовлетворяет вентилятор Ц1-1450.