4.3.3 遠心ポンプのプロセス計算
ポンプ周りのプロセスフロー今回は具体的な数値を使ってポンプのプロセス計算を行います。
まず、ポンプ周りのプロセスフローを下図に示しました。
基本仕様と必要データ
ポンプのプロセス計算に必要な情報としては、
- 基本仕様:流量や温度、そして密度や粘度などの物性。
- 圧損計算:ポンプのプロセス計算は圧損計算に他ならなく、そのために必要な機器の圧力や液面の高さなど。
- 配管情報:配管径、長さやその他機器の圧損
- 配管継手:配管のエルボなどの継手や弁などの個数
これらを図4.2.5-1から図4.2.5-3に示しました。
図4.2.5-1
図4.2.5-2
図4.2.5-3
圧損計算の基本式
次に圧損計算の基本式を説明します。同じく図4.2.5-4に示しました。
ここでは速度ヘッドの考え方を使って直管部や配管継手部の圧損を計算しています。
図4.2.5-4
揚程計算とNPSHAと軸馬力
ここでは揚程の計算やNPSHA、そして軸馬力の基本計算式を説明しています。同じく図4.2.5-5に示しました。
図4.2.5-5
圧損計算
流速の計算からRe数、そして摩擦係数、直管部や配管継手部の等価長を速度ヘッドから計算しています。同じく図4.2.5-6に示しました。
図4.2.5-6
揚程計算
等価長から圧損を計算し、吸込圧力と吐出圧力を計算しています。最後に揚程を計算しています。ここで注意すべきことは設計に採用する揚程としては計算値そのものではなく、ある余裕(ここでは20%)を持って揚程を設定しています。同じく図4.2.5-7に示しました。
図4.2.5-7
軸馬力計算
揚程から軸馬力を計算しています。同じく図4.2.5-8に示しました。
図4.2.5-8
- 第1章 物質収支の計算
- 1.1 設計基本
- 1.2 物質収支計算ツールの準備
- 1.3 原子バランスの組み込み
- 1.4 気液分離
- 1.5 ストリームの合流(Addstream)
- 1.6 平衡定数の計算
- 1.7 平衡定数近似式の確定
- 1.8 平衡定数Kと圧平衡定数Kp
- 1.9 水蒸気改質炉出口組成計算
- 1.10 凝縮水分離とPSA水素精製
- 1.11 改質条件とCO転化条件と水素回収率への影響
- 第2章 熱収支の計算
- 2.1 熱収支計算の基礎
- 2.2 熱収支計算表の作成
- 2.3 ガス系の加熱と冷却
- 2.4 水蒸気改質炉の物質熱収支
- 2.5 予熱空気と水蒸気改質炉
- 2.6 燃焼系熱回収とスチーム発生
- 2.7 改質炉対流部プロセス設計
- 第3章 容器の設計
- 3.1 容器の種類
- 3.2 貯蔵タンク
- 3.3 分離器
- 第4章 回転機の設計
- 4.1 回転機の基礎
- 4.2 ポンプの設計
- 4.2.1 ポンプの種類と選定
- 4.2.2 ポンプのデータシート
- 4.2.2 ポンプのデータシート(流量について)
- 4.2.2 ポンプのデータシート(揚程について)
- 4.3 遠心ポンプの設計
- 4.3.1 遠心ポンプ効率の推定
- 4.3.2 遠心ポンプのNPSH
- 4.3.3 遠心ポンプのプロセス計算
- 第5章 水蒸気改質炉設計
- 5.1 改質管の設計
- 5.1.1 改質管とは
- 5.1.2 改質管の材料
- 5.1.3 Larson-Miller Parameter(LMP)
- 5.1.4 改質管の肉厚計算
- 5.2 水蒸気改質炉対流部の設計
- 5.2.1 伝熱計算
- 5.2.2 スタートアップ時の挙動
- 5.3 運転停止と水蒸気改質炉の設計
- 5.3.1 運転停止の種類
- 5.3.2 緊急停止における水蒸気改質炉
- 5.3.3 対流部熱交換器のクリープ破断
- 5.4 安全停止と改質炉設計
- 第6章 熱交換器の設計
- 6.1 熱交換器とプロセス設計
- 6.1.1 熱交換器性能とその影響
- 6.1.2 熱交換器のプロセスデータ
- 6.2 熱交換器と物性
- 6.2.1 凝縮と物性
- 6.2.2 凝縮曲線の作り方
- 6.2.3 凝縮曲線と熱交換器設計
- 6.2.4 エンタルピーの計算
- 6.2.5 凝縮熱伝達と有機溶剤
- 6.2.6 凝縮熱伝達と不凝縮ガスの影響
- 6.2.7 熱伝達と粘度の影響
- 6.2.8 熱伝達と材料の影響
- 6.3 熱交換器の選定
- 6.3.1 熱交換器の分類と種類
- 6.3.2 シェルとチューブ
- 6.3.3 熱交換器の用途とTEMA型式
- 第7章 計装制御
- 4.1 FLPT
- 4.2 圧力制御
- 4.2.1 化学プラントにおける圧力制御
- 4.2.2 圧縮機吸込側の圧力制御システム
- 4.2.3 圧縮機吸込側の圧力調節弁の容量
- 4.2.4 圧力上昇の要因
- 4.2.5 Closed outlet