張國(guó)梁

（華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司，廣西 南寧 530031）

1 工程及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

某新建糖廠(chǎng)廢蜜罐區(qū)，新建容積為17000m3廢蜜罐兩個(gè)，對(duì)應(yīng)日榨甘蔗量為12000噸。需要對(duì)廢蜜進(jìn)行冷卻后貯藏或外賣(mài)。設(shè)計(jì)處理廢蜜量為45m3/h。采用齒輪泵泵送，列管式換熱器冷卻廢蜜。由于廢蜜黏度較高，管道阻力較大，需要在所選泵的特性下，對(duì)管路進(jìn)行計(jì)算，以確保廢蜜能順利泵入廢蜜罐中。經(jīng)冷卻后的廢蜜盡管黏度增加較多，但由于冷卻后的廢蜜有效糖分損失小，品質(zhì)高，利于下游企業(yè)的再次生產(chǎn)加工。因此銷(xiāo)售價(jià)格和市場(chǎng)也相對(duì)好，對(duì)于糖廠(chǎng)而言，增加廢蜜的冷卻貯藏工序是值得的，也是以后設(shè)計(jì)的趨勢(shì)。

2 PIPENET軟件簡(jiǎn)介

PIPENET系列軟件具有強(qiáng)大的功能和廣泛的用途，可以對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行計(jì)算和優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)效率和計(jì)算的準(zhǔn)確性。PIPENET系列產(chǎn)品不但是一個(gè)高效、簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確的計(jì)算工具，更是一個(gè)強(qiáng)大的工程設(shè)計(jì)優(yōu)化平臺(tái)。管網(wǎng)系統(tǒng)的計(jì)算和優(yōu)化、設(shè)備的選型以及事故工況下的水力分析均可在PIPENET幫助下迅速實(shí)現(xiàn)。

3 管路的PIPENET建模及計(jì)算

3.1 軟件的操作順序

針對(duì)本次工程特點(diǎn)，本次PIPENET的建模順序如下，首先是設(shè)置流體參數(shù),如圖1所示。點(diǎn)擊后進(jìn)入界面，如圖2所示。

圖1 設(shè)置流體參數(shù)

圖2 參數(shù)設(shè)置進(jìn)入界面

3.2 設(shè)置相關(guān)參數(shù)

設(shè)置計(jì)算單位，如圖3所示，設(shè)置的具體計(jì)算單位，如表1所示。

由于需要計(jì)算泵，需要輸入泵的性能曲線(xiàn)，點(diǎn)擊菜單的Libraries（類(lèi)型庫(kù)），然后選擇Pumps-coeffs（泵性能），Unknow（未命名），如圖4所示設(shè)值。

3.3 貯藏冷卻模型的建立

圖3 系統(tǒng)設(shè)置計(jì)算單位

表1 計(jì)算單位

圖4 輸入泵的性能曲線(xiàn)

廢蜜從廢蜜罐出來(lái)，經(jīng)泵送至換熱器，再去到另一個(gè)廢蜜罐。點(diǎn)擊菜單中的NEW（新建文件），然后點(diǎn)擊圖5中圈起來(lái)的pipe（管道）按鈕，開(kāi)始建立管道模型。將1點(diǎn)設(shè)為input（輸入），將15點(diǎn)設(shè)為output（輸出）。設(shè)定各點(diǎn)標(biāo)高，注意在菜單Options（選項(xiàng)）下拉菜單中的Moudule Options（模塊選項(xiàng)）選項(xiàng)中的Elevations（標(biāo)高）選擇Use node elevations（使用節(jié)點(diǎn)標(biāo)高），即是用點(diǎn)的標(biāo)高建立管道模型，如圖6所示。

圖5 使用工具欄中的pipe（管道）按鈕建立管道模型

圖6 用點(diǎn)的標(biāo)高建立管道模型

點(diǎn)1輸入點(diǎn)壓力為1.3kgf/cm2，流量為750L/min。設(shè)換熱器的壓力損失為5米揚(yáng)程，以管路代替，方便整個(gè)模型的建立和計(jì)算。模型建立完畢后，設(shè)置完各段參數(shù)，模型的管道顏色會(huì)由藍(lán)色變?yōu)楹谏?，然后點(diǎn)擊菜單Calculation（計(jì)算），下拉菜單中選Calculate（計(jì)算），對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果整理后如表2所示，最后一行為各段的輸出壓力。

其中，模型各項(xiàng)參數(shù)如表3輸送介質(zhì)特性所示。

管材標(biāo)準(zhǔn)：ANSI B36.10焊接和無(wú)縫軋制鋼管。絕對(duì)粗糙度0.04572mm。

4 水力計(jì)算結(jié)果分析

從表2的水力計(jì)算結(jié)果看，泵的出口壓力達(dá)到了10.24kgf/cm2，但最終的管路出口壓力為3.25kgf/cm2（絕壓），大于一個(gè)大氣壓，由此設(shè)計(jì)選用的泵和管道可以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。由此可以看出，管道的阻力損失其實(shí)相當(dāng)大，達(dá)到了7kgf/cm2的損失，在廢蜜黏度為2萬(wàn)多的情況下，壓力衰減了將近70%。如果在設(shè)計(jì)中不注意對(duì)管路進(jìn)行水力計(jì)算的話(huà)，很容易出現(xiàn)選擇泵的揚(yáng)程不足情況，導(dǎo)致泵生產(chǎn)能力達(dá)不到設(shè)計(jì)能力。因此在廢蜜罐的設(shè)計(jì)和選型中必須重視這一點(diǎn)，不能僅憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)大致選泵，最好應(yīng)進(jìn)行管道水力計(jì)算。

由于該廢蜜罐區(qū)已經(jīng)投入使用，可對(duì)PIPENET的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，實(shí)際管道的最終出口壓力為3.8kgf/cm2，與計(jì)算結(jié)果3.25kgf/cm2對(duì)比，已滿(mǎn)足工程設(shè)計(jì)要求。

表2 水力計(jì)算結(jié)果

表3 輸送介質(zhì)特性

5 結(jié)論

在糖廠(chǎng)廢蜜罐區(qū)的設(shè)計(jì)和選型中，由于廢蜜黏度較大，造成了管道阻力損失較大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。利用PIPENET軟件可以較好的模擬計(jì)算設(shè)定工況下的流體，為廢蜜罐區(qū)設(shè)計(jì)和選型提供可預(yù)見(jiàn)性的數(shù)據(jù)參考和提供支持，而且建模簡(jiǎn)便，效率高，對(duì)初步的設(shè)計(jì)和設(shè)備選型而言，能大幅提高計(jì)算速度，減輕設(shè)計(jì)人員負(fù)擔(dān)。值得廣大的制糖工程設(shè)計(jì)人員和建設(shè)單位采用。