Жудро С.Г. Технологическое проектирование целлюлозно-бумажных предприятий

Подождите немного. Документ загружается.

П р~и м е р 36. Необходимо унифицировать объемы бассейнов, указанных

в табл. 4.

Расчетные данные заносим в графы 3 и 4 таблицы. Унифициро-

ванный объем принимаем 300 Л«

. Для сгущенного брака принимаем два уни-

фицированных бассейна. Определяем время запаса массы в бассеинак, как

это показано в предыдущих примерах, и результат заносим в графы 5 и 6.

После определения объема бассейна обычно выбирают тип устройства

для перемешивания массы.

Для горизонтальных бассейнов могут быть рекомендованы пропеллер-

ные перемешивающие устройства отечественного производства, имеющие об-

щую марку ЦУ. Основные данные по этим устройствам приведены в табл. 5.

Таблица 4

Унификация бассейнов

ю пор.

Назначение бассейна

» неразмолотой целлюлозы

» размолотой целлюлозы . .

» массы готовой компози-

ции

Для брака после гидроразбива-

Для брака после сгущения . .

Время

запаса

массы,

Объем

бас-

сейна,

по расчету

1,5

1,0

3,0

6,0

320

270

370

290

490

Объем

бассейна,

Время

запаса

массы,

после унификации

300

300X2=600

1,4

1,7

0 81

3 1

7,3

Пропеллерные перемешивающие устройства

Таблица 5

Показатели

Марка перемешивающего устройства

ЦУ-|

ЦУ-09 ЦУ-10

ЦУ-11

ЦУ-12

Объем бассейна, м

. , . .

Концентрация массы, %

Диаметр пропеллера, мм

Количество лопастей на

пропеллере

Скорость вращения про-

пеллера, об/мин . . . .

Производительность,

/мин

.........

Мощность электродвигате-

ля,

кет . .

Габаритные размеры (с при-

водом), мм:

длина

ширина

высота

Вес ориентировочный (без

электродвигателя), кг . .

50—100

2—6

750

125;

200;

250

15,1

1890

1250

1900

450

70—150

2—6

900

120;

180;

240

22,5

2210

1250

1960

480

100—250

2—6

1200

160

59,2

2330

1650

3050

1300

200—250

2—6

15,00

135

1750

250—500

2—6

1800

115

4150

2200

2800

2600

РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ТРУБОПРОВОДОВ

На целлюлозно-бумажных предприятиях по технологическим

трубопроводам транспортируются большие количества разнооб-

разных веществ, как в жидком, так и в газообразном виде.

В жидком виде перемещаются:

вода с различными характеристиками, растворы химикатов и

другие жидкости без существенного количества взвесей;

минеральные суспензии, т. е. жидкости со взвешенными ми-

неральными веществами, например известковое молоко, мине-

ральные шламы.и др.;

жидкости повышенной вязкости, например упаренные щелока,

расплавленная сера и др.;

сжиженные газы, например жидкий хлор, жидкий сернистый

ангидрид и др.;

волокнистые массы с различной концентрацией волокна.

В газообразном виде транспортируются:

водяной пар, воздух и разные газы, например двуокись серы

и хлор:

газовые и паро-газовые смеси, например сдувки высокого и

низкого давления, выдувочные газы.

В зависимости от транспортируемого вещества трубы техно-

логических трубопроводов целлюлозно-бумажных предприятий

выполняются из следующих материалов:

сталь углеродистая и нержавеющая; серый чугун; сталь, фу-

терованная стеклом; сталь эмалированная; сталь, футерованная

винипластом; сталь, футерованная полиэтиленом; сталь гуммиро-

ванная; полиэтилен; винипласт; свинец; титан; сталь, футерован-

ная кислотоупорным или огнеупорным кирпичом.

Помимо указанных, не исключается также применение труб

из других, не применявшихся ранее в этой области материалов,

например из стекла, полипропилена, поливинилхлоридного пла-

стика, фторпласта, текстолита и др., опыт применения кото-

рых в целлюлозно-бумажной промышленности пока небольшой.

Необходимость учета разнообразных условий усложняет про-

ектирование технологических трубопроводов и, в частности, наи-

более целесообразный выбор материалов для них, в связи с чем

в 1967 г. Гипробумом разработаны «Нормы для расчета техно-

логических трубопроводов целлюлозно-бумажного производства»

(ТН-34), обобщающие опыт этого раздела технологического про-

ектирования и содержащие рекомендации и указания по практи-

ческому их применению.

Эти разработанные и утвержденные в установленном порядке

отраслевые нормы распространяются на технологические трубо-

проводы, транспортирующие жидкости и газы с условным давле-

нием до 25 кгс/см

и температурой от

—

70° до 300° С или с услов-

ным давлением до 1 кгс/см

и температурой от

—

70° до 450° С,

прокладываемые внутри цехов над уровнем пола, внутрицеховые

трубопроводы, и на межцеховые, прокладываемые на галереях

и открытых эстакадах, а также на технологические трубопро-

воды, прокладываемые в каналах.

Эти нормы не распространяются на подземные трубопроводы

при бесканальной прокладке, на магистральные водопроводы

и теплопроводы, подводящие транспортируемую среду к цеху

или отделу, а не непосредственно к аппаратам или машинам, а

также на межцеховые водопроводы и теплопроводы.

Нормы ТН-34 дают рекомендации только для гидравлических

расчетов технологических трубопроводов. Что касается механи-

ческих, прочностных расчетов наиболее широко применяемых

стальных трубопроводов, то при их выполнении следует учиты-

вать «Указания по расчету стальных трубопроводов различного

назначения» (СН 373 — 67), изданных Госстроем СССР в 1968 г.

по разделу строительных норм.

К трубопроводам, на которые распространяются указания,

отнесены трубопроводы, транспортирующие пар, жидкие и газо-

образные продукты с различными физико-химическими свой-

ствами при рабочих давлениях до 100 кгс/см

и температурах

от —70°до 430° С, в том числе: сети наружных и внутренних тру-

бопроводов систем питьевого и хозяйственного, противопожар-

ного,

поливочного водоснабжения, технологические трубопроводы

промышленных предприятий, системы горячего водоснабжения,

водные и паровые сети, системы газоснабжения, напорные си-

стемы фекальной и производственной канализации и др.

Ниже в кратком виде излагаются основные рекомендации для

гидравлических расчетов технологических трубопроводов, соот-

ветствующие нормам ТН-34.

Гидравлический расчет технологического трубопровода обыч-

но имеет целью определить диаметры трубопровода и полного

напора или давления, которые должен развить насос. Для вы-

полнения расчета обычно составляется расчетная аксонометри-

ческая схема с условным изображением оборудования, связан-

ного с трубопроводами, и самих трубопроводов с указанием на

них фасонных частей, арматуры и других местных сопротив-

лений.

Изображенные на схеме трубопроводы разбивают на расчет-

ные участки. Расчетными участками считают участки трубопро-

вода между двумя смежными точками ответвлений, а также ко-

нечные участки (ответвления).

Расчетные участки включают отдельные прямые отрезки труб

и местные сопротивления, например тройник, переход, отвод.

В конечных точках технологическими расчетами определяют

расход транспортируемого вещества, на основании которого под-

считывают расход по всем участкам трубопроводов исходя из

того,

что каждый участок сети будет проводить по направлению

от начальной точки питания к ее конечным точкам расход, рав-

ный сумме расходов всех конечных точек, расположенных за дан-

ным участком по направлению движения транспортируемой

среды.

Чаще всего жидкость транспортируется из какого-либо резер-

вуара (бассейна), имеющего определенный объем. Уровень жид-

кости в этом объеме всасывания принимается за плоскость срав-

нения. По отношению к этой плоскости на схеме указывают отно-

сительные отметки всех конечных точек у потребителей и точек у

начала всех ответвлений.

Следующий этап гидравлического расчета — определение диа-

метра трубопровода.

Диаметр трубопровода — есть функция расхода и скорости

движения транспортируемой жидкости и может быть определен

из соотношения ,

Г.

1 /

D — \/ —- м,

где Q — расход жидкости, м

(сек;

—

скорость движения жидкости, м/сек.

Для ускорения определения диаметра часто пользуются соот-

ветствующими графиками и таблицами.

На технологически правильное и экономически целесообраз-

ное определение диаметра трубопровода большое влияние ока-

зывает оптимальное определение скорости перемещаемой жид-

кости.

Таблица 6

Рекомендуемые скорости для волокнистых масс, м/сек

Концен-

трация

массы,

До 1

1,5

2,0

3,0

3,5

4,5

6—10

Допустимый

диапазон

скоростей,

м/сек

0,3—3,5

0,3—3,0

0,3—2,1

0,3—1,5

0,25—1,0

Диаметр трубопровода, мм

от 100 до 200

углеро-

дистая

сталь

1,4

1,3

1,2

0,8

нержа-

веюща я

сталь

i,6

1,5

1,4

1,0

от 250 до 300

углеро-

дистая

сталь

1,6

1,5

1,4

1,0

0,6

0,4

0,25

нержа-

веющая

сталь

1,8

1,7

1,6

1,2

0,8

0,5

0,3

от 350 до 600

углеро-

дистая

сталь

1,8

1,7

1,6

',2

0,8

0,6

0,3

нержа-

веющая

сталь

2,4

2,2

2,0

1,4

1,0

0,7

0,4

Нормы ТН-34 рекомендуют для волокнистых масс, переме-

щаемых в трубопроводах из углеродистой и нержавеющей стали,

скорости, указанные в табл. 6.

Рекомендованные скорости для волокнистых масс, приведен-

ные в табл. 6, относятся к внутрицеховым трубопроводам, для

межцеховых следует применять понижающий коэффициент 0,85.

Для труб из чугуна, полиэтилена, винипласта, а также труб,

футерованных кирпичом, можно принимать скорости, рекомен-

дованные для труб из углеродистой стали; для труб из углеро-

дистой стали, футерованных винипластом, полиэтиленом, гумми-

рованных, эмалированных, а также свинцовых и титановых зна-

чения скоростей можно принимать те же, что и для труб

из нержавеющей стали.

Для жидкостей, содержащих некоторое количество осаждаю-

щихся взвесей, например сточных вод, скорость следует прини-

мать не менее 0,4—0,6 м/сек.

Для самотечных трубопроводов скорость может приниматься

максимальной в пределах рекомендуемой.

При транспортировке волокнистой массы по напорным трубо-

проводам наиболее экономична концентрация около 1,5%.

При концентрации массы 3% не рекомендуется применять

диаметр труб менее 150 мм.

Рекомендуемые скорости для других транспортируемых сред

приведены как в нормах ТН-34, так и в других справочниках.

После определения диаметра трубопровода определяют пол-

ный напор Я, который должен обеспечить насос. Для этих целей

определяют напор в основной разветвленной сети, т. е. на трассе

от начальной точки сети до наиболее удаленной точки у потреби-

теля или до той точки, к которой транспортировка жидкости тре-

бует наибольшего напора насоса. Наиболее удаленную конечную

точку выбирают с учетом геометрической высоты. В некоторых

случаях, когда наиболее удаленная точка сети требует относи-

тельно небольшого расхода по сравнению с общим расходом и

в то же время значительно большего напора, чем другие уча-

стки сети, бывает целесообразно для такой удаленной точки

предусматривать отдельный насос дополнительного напора.

При расчете трубопроводов и насосов, перемещающих жид-

кости, напор обычно выражают в метрах столба этой жидкости,

пользуясь следующим соотношением:

(#нагн

— #вс) +

+ 2

#пот

+ ~ М,

где

Янагн

—Я

вс

— разность избыточных напоров, в объеме (ре-

зервуаре) нагнетания и объеме всасывания;

—

геометрическая высота подъема жидкости, м,

исчисляемая от уровня в объеме всасывания

до уровня в объеме нагнетания.

ПЯдот — сумма потерь напора, вызываемых сопротив-

лением движению жидкости на отдельных уча-

, стках трубопровода, м;

— скоростной напор на выходе жидкости из сети;

— скорость выхода жидкости из сети, м/сек.

Если, что бывает часто, напоры в объемах всасывания и на-

гнетания равны между собой, соотношение упрощается и прини-

мает ВИД

+ 2 #пот +

~7Г

После расчета основной магистрали разветвленной сети рас-

считывают ответвления, определяя диаметры труб при извест-

ных расходах отдельных участков и заданной суммарной потере

напора.

Рис.

Причиной потерь напора вследствие сопротивления движе-

нию жидкости в трубопроводах является необратимый переход

механической энергии потока в тепловую. Этот переход обуслов-

ливается вязкостью движущейся среды.

Различают два вида гидравлических потерь: потерн па тре-

ние по длине трубопровода ft

и местные потери h

Общие потери в любом участке сети определяют суммирова-

нием потерь по длине и местных потерь:

•^ nQT ^DP Г *^м *

Для определения потерь по длине трубопровода удобно поль-

зоваться графиками, показанными на рис. 10 и 11.

Потери напора на графиках показаны в метрах па 100 м

длины прямого трубопровода при транспортировке сульфатной

неразмолотой небеленой целлюлозы в трубах из углеродистой

стали^ При транспортировке другого вида волокнистой массы

в трубах из углеродистой стали величину потерь напора, полу-

ченную по графику, нужно умножить на поправочный коэффи-

циент Кз- Значения поправочных коэффициентов для различных

видов волокнистой массы приведены ниже.

Сульфатная небеленая неразмолотая целлюлоза 1,00

Сульфитная » » » 0,90

Сульфатная беленая неразмолотая целлюлоза 0,80

Сульфитная » » » . . • . . 0,75

Сульфатная размолотая целлюлоза 0,75

Сульфитная » » 0,70

Тряпичная масса размолотая 0,80

Соломенная

» » 0,90

Макулатура 0,70

Древесная масса 0,70

При транспортировке массы в трубах из нержавеющей стали,

меди, алюминия или в других гладких трубах с эквивалентной

шероховатостью не более 0,15 мм, дополнительно к коэффици-

енту К

, полученное значение удельных потерь умножается на

коэффициент Дг = 0,75.

Чтобы определить потери напора при транспортировке массы

концентрацией менее 1,0%, используют рекомендации для опре-

деления потерь в водопроводных трубах, имеющиеся во всех

справочниках по гидравлике.

Спорость,

м/сек

25 за

(.граср

',0

50 ВО 70 S0

90 W0

Удельные потери напора

о м на

(00

м длины

три So про Вода

200

Рис.

Пример 37. Требуется определить потери по длине трубопровода диа-

метром £>

=200 мм, длиной 100 м, при. транспортировке сульфатной беленой

неразмолотои целлюлозы (/Сз=0,8) при концентрации 1,5%. Материал трубы

нержавеющая сталь (/С

=0,75). Скорость »=1,8 м/сек. Соединяя на рис. 10

последовательно точки а, б, в, г, находим (в точке г), что величина удельной

потери напора 100 г"=7,3 м.

Величина удельных потерь напора на 100 м длины трубопровода с уче-

том коэффициентов составит

100

i=7,3

-0,8

•

0,75=4,38 м.

Местные потери возникают при местном нарушении нормального течения

потока, в местах изменения конфигурации трубопровода или встречи пре-

пятствий, например при входе потока в трубопровод при его расширении,

сужении и изгибе, при прохождении потока через отверстия, решетки, запор-

ные или другие устройства. Происходят они в большинстве случаев на более

или менее длинном участке и неотделимы от потерь по длине трубопровода.

Однако для удобства расчета их условно считают сосредоточенными в одном

сечении по месту нахождения препятствия.

Для определения местных потерь пользуются соотношением

где £ — коэффициент местного сопротивления;

1)2

скоростной напор, м.

Значение коэффициента

для каждого из видов местного сопротивления

(колено, отвод, тройник) приведено во многих справочниках.

Определив значения £ для всех видов местных сопротивлений рассчиты-

ваемого участка трубопровода, суммируют их, а затем умножают на вели-

чину скоростного напора, определяя таким образом сумму всех местных со-

противлений участка.

Для определения местных сопротивлений при транспортировке волокни-

стых масс прибегают также к методу эквивалентной длины, пользуясь дан-

ными табл. 7.

Таблица 7

Значения эквивалентных длин трубы для определения потерь

напора на местные сопротивления

Концентрация

массы,

колено

90°

Эквивалентная

0,5

тройник

направле-

нии

ответ-

вления

6.5D

4.5.D

3.5D

колено

90°

5,5D

4,5D

3,5D

длина трубы пр

1,0

тройник

направле-

нии

ответ-

вления

13D

7.5D

5,5D

колено

90°

15D

11D

6.5D

и скорости, м.\сек

2,0

тройник

в направле-

нии

ответ-

вления

26D

18D

15D

13D

12D

11D

колено

90°

24D

17D

14D

12D

11D

10D

3,0

тройник

направле-

нии

ответ-

вления

40 D

28D

22D

20D

18D

16D

к ,

КМ

Эквивалентна

на

трубы

для

сных

задвиже

2,5

2,3

2,1

1,9

1,7

1,5

В этом случае приведенная длина участка трубопровода /

пр

опреде-

ляется следующим соотношением:

'пр = ' + »э>

где I — фактическая длина прямого участка;

U — длина, эквивалентная местным сопротивлениям, определяемая

по табл. 7.

Сумма потерь на участке приведенной длины определяется тем же спо>

собом, что и для участка, не имеющего местных сопротивлений.

Пример 38. Для данных предыдущего примера необходимо опреде-

лить суммарные потери при условии, что 100 м трубопровода имеют один

тройник и одну задвижку.

По табл. 7 находим, что эквивалентная длина для тройника составит

около 20 D, т. е. для диаметра 200 -мм 20-0,2 =

м, а для задвижки 2,3 м.

Следовательно, эквивалентная длина от местных сопротивлений

эк

= 4 + 2,3 = 6,3 М,

а приведенная длина

пр

= 100 + 6,3 м = 106,3 м.

По предыдущему примеру 100 м трубопровода имеют величину потерь

напора по длине, равную 4,38 м. Для того же трубопровода, имеющего трой-

ник и задвижку, величина потерь составит

4,38-106,3 .

аа

— — = 4,66 м.

100

У внутрицеховых технологических трубопроводов в большинстве случаев

местные сопротивления значительны по величине. Межцеховые трубопроводы,

у которых отсутствуют ответвления, как правило, имеют небольшое количе-

ство фасонных частей и запорно-регулирующей арматуры, в связи с чем по-

тери напора у них на местные сопротивления обычно не превышают 5—10%

от потерь напора на трение по длине трубопровода. Это позволяет упростить

расчет межцеховых трубопроводов, исключая подсчет потерь на местные

сопротивления и заменив их расчетным коэффициентом. Так, например, если

потери напора по длине трубопровода определенные, как это доказано выше,

равны //, то суммарная потеря напора по межцеховому трубопроводу может

быть принята 1,1 И, где 1,1—коэффициент, учитывающий потери напора на

местные сопротивления.

Более детальные рекомендации по гидравлическому расчету технологиче-

ских трубопроводов для жидкости, а также паропроводов и газопроводов

содержатся в нормах ТН-34.

Глава III

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ РАЗНЫХ ПРОИЗВОДСТВ

Производство любого вида целлюлозно-бумажной продукции

требует расхода первичного сырья или полуфабрикатов, хими-

катов, тепла, электроэнергии и воды. Эти расходы являются ос-

новными. Для отдельных видов продукции может возникать по-

требность также и в других расходах.

Определение основных расходов и связанное с ними уточне-

ние мощности производственного потока относятся к важным

технологическим расчетам, осуществляемым на начальной ста-

дии проектирования.

Величина основных-расходов и их номенклатура существенно

влияют на проектные решения не только технологической, но

и других частей проекта, в том числе экономической. Стоимость

основных расходов в значительной мере предопределяет себе-

стоимость продукции проектируемого производства.

Для обоснованного расчета основных расходов использу-

ются «Нормы технологического проектирования» (НТП), раз-

рабатываемые проектными организациями на основе обобщения

данных производственного отечественного и зарубежного опыта,

результатов научно-исследовательских работ и выполнения тео-

ретических расчетов.

Разработанные проектной организацией НТП проходят ква-

лифицированную экспертизу, по заключению которой корректи-

руются, а затем утверждаются руководящими организациями,

после чего становятся обязательными для применения.

Необходимо подчеркнуть, что НТП не являются неизмен-

ными, раз навсегда установленными. Наоборот, совершенствова-

ние методов технологии, достижение практики производства и

машиностроительной техники диктуют необходимость система-

тической корректировки действующих норм: замены устарев-

ших —более прогрессивными.

Организованный пересмотр норм технологического проекти-

рования целлюлозно-бумажных предприятий осуществляется

примерно через каждые пять лет. Однако и в промежуточные

между пересмотрами сроки проектные организации собирают и

обобщают материалы: достижения науки, техники и практики

производства, позволяющие обосновать применение более про-

грессивных норм.

Поэтому, если при технологическом проектировании возни-

кают достаточные основания для принятия норм, более прогрес-

сивных по сравнению с действующими, то в проекте должна

применяться прогрессивная норма с приведением необходимых

сопоставлений и обоснований.

Нормы исключают необходимость обоснования в каждом про-

екте удельных показателей, применяемых при расчете основных

расходов.

В настоящее время нормы технологического проектирования

разработаны далеко не на все виды целлюлозно-бумажной про-

дукции, а только на те главнейшие производства, проектирова-

ние которых намечается в ближайшем будущем в значительном

объеме.

При проектировании предприятия для выработки продукции,

отсутствующей в номенклатуре норм, расчет основных расходов

обосновывают каждый раз подобно тому, как это делается для

обоснования разработанных норм.

Представленные в таблицах этой главы нормы приведены не

полностью, а выборочно. Основное внимание здесь уделено спо-

собу образования и обоснованию норм, приведенных в уточне-

ниях и пояснениях к таблицам. Такое разъяснение норм необ-

ходимо для сознательного и критического пользования ими.

Пользование данными, приведенными в таблицах, без учета

уточнений и пояснений к ним может привести к существенным

ошибкам. В частности, необходимо обращать внимание, к какой