محاسبه‌ی

برخوردار می‌باشند.
هر پمپ گریز از مرکز دارای بخش‌های زیر می‌باشند:
• بخش ورودی یا قسمت مکش۶۰
• بخش خروجی یا قسمت رانش۶۱
• پوسته۶۲
• چرخ یا پروانه پمپ۶۳
• متداول‌ترین روش تقسیم‌بندی از دیدگاه طراحی و عملی، تقسیم‌بندی بر اساس مسیر حرکت سیال در پروانه ‌است. از این نظر پمپ‌های گریز از مرکز به سه دسته‌ی ‌اصلی تقسیم می‌شوند:
• پمپ‌های گریز از مرکز با جریان شعاعی۶۴
• پمپ‌های گریز از مرکز با جریان محوری۶۵
• پمپ‌های گریز از مرکز با جریان مختلط۶۶
در نوع اول، سیال موازی محور وارد پروانه‌ی پمپ شده و عمود بر آن از پروانه خارج می‌شود، از این پمپ‌ها برای ایجاد فشارهای بالا در دبی‌های کم استفاده می‌شود. در نوع دوم، سیال موازی با محور وارد پروانه شده و موازی با آن نیز خارج می‌شود. از این پمپ‌ها برای تولید دبی‌های زیاد و فشارهای کم استفاده می‌شود.‌
در نوع سوم، سیال موازی محور وارد پروانه و به طور مایل نسبت به محور از پروانه خارج می‌شود، از این پمپ‌ها برای فشارها و دبی‌های متوسط استفاده می‌شود.
مشخصات اصلی پمپ‌های گریز از مرکز عبارتند از:
• قیمت ارزان واحد پمپ نسبت به‌یک کیلووات قدرت مفید تولیدی
• جریان سیال به طور دائم و یکنواخت می‌باشد
• فضای کمتری را متناسب با قدرت تولیدی اشغال می‌کنند
• هزینه‌ی نگهداری نسبتاً کمی ‌دارند
• راندمان بالایی در فرآیندها دارند
• چون این نوع پمپ‌ها از نظر دبی و ارتفاع تولیدی گستره‌ی وسیعی دارند، دامنه‌ی کاربرد آنها در پروژه‌های صنعتی، کشاورزی و آب‌رسانی فوق‌العاده بالا است.
در انتخاب پمپ‌ها باید مسائل مربوط به بازده پمپ را در نظر داشت. بازده یک پمپ بطور کلی به میزان تلرانس‌ها، دقت بکار رفته در ساخت، وضعیت مکانیکی اجزاء و بالانس فشار بستگی دارد. در مورد پمپ‌ها سه نوع بازده محاسبه می‌شود:
۱- بازده‌ حجمی، که مشخص‌کننده‌ی میزان نشتی در پمپ است و از رابطه زیر بدست می‌آید:
دبی تئوری که پمپ باید تولید کند / میزان دبی حقیقی پمپ= بازده حجمی
۲- بازده‌ مکانیکی، که مشخص‌کننده‌ی میزان اتلاف انرژی در اثر عواملی مانند اصطکاک در یاتاقان‌ها و اجزای درگیر و همچنین اغتشاش در سیال می‌باشد.
قدرت حقیقی داده شده به پمپ / قدرت تئوری مورد نیاز جهت کار پمپ= بازده مکانیکی
۳- بازده کلی، که مشخص‌کننده‌ی کل اتلاف انرژی در یک پمپ بوده و برابر حاصضرب بازده مکانیکی در بازده حجمی می‌باشد.
عامل مهم دیگری که در طراحی پمپ‌های گریز از مرکز باید به آن توجه کرد پدیده‌ی کاویتاسیون می‌باشد. کاویتاسیون عبارتند از تشکیل حباب در نواحی کم ‌فشار و سپس ترکیدن این حباب‌ها در نواحی پر ‌فشار. محل وقوع پدیده‌ی کاویتاسیون ورودی پمپ‌ها بوده که منجر به بروز مشکلات زیر می‌شود:
• ظرفیت پمپ بصورت تجربی کاهش می‌یابد
• افت بازدهی بطور قابل توجهی اتفاق می‌افتد
• حباب‌ها هنگامی که به مناطق پر ‌فشار می‌روند، می‌ترکند و باعث ایجاد صدای غیر عادی، لرزش پمپ و خط لوله و خراب شدن اجزاء پمپ می‌شوند.
بطور کلی می توان علت تشکیل این حباب‌ها را در موارد زیر طبقه بندی کرد:
• تبخیر
• نفوذ هوا
• جریان برگشتی داخلی در سیال
• اغتشاش سیال
• عبور غیر مجاز سیال از پره
یک سیال مایع هنگامی که فشارش افت کند و یا دمایش از حد مجاز بالاتر رود دچار تبخیر می‌شود. تمام پمپ‌های سانتریفوژ، برای جلوگیری از تبخیر شدن سیال مایع در دهانه‌ی ورودی به یک هد فشاری در دهانه‌ی مکش خود نیازمندند. مقدار این هد مورد نیاز را سازنده پمپ محاسبه می‌کند که ‌این محاسبات بر مبنای آب تازه با دمای۶۸ (یا ۲۰) در ورودی پمپ انجام می‌گیرد. چون در قسمت عمده‌ای از خط لوله‌ای که منابع را به ورودی پمپ وصل می‌کند اتلاف وجود دارد، بنابراین باید مقدار هد (فشار) بعد از محاسبه ‌این اتلاف‌ها تأمین شود. به عبارت دیگر مقدار هد ورودی خالص مثبت (NPSH) پمپ زمانی تعریف می‌شود که ‌از تبخیر شدن مایع ورودی پمپ ممانعت به عمل آمده باشد.
انواع (NPSH) عبارتند از:
۱- NPSHA- عبارتند از مقدار هد کلی مجاز در دهانه‌ی ورودی پمپ جهت جلوگیری از پدیده‌ی کاویتاسیون
۲- NPSHR- عبارتند از حداقل مقدار هد کلی مجاز در دهانه‌ی ورودی پمپ جهت جلوگیری از پدیده‌ی کاویتاسیون
جهت جلوگیری از پدیده‌ی کاویتاسیون باید همواره NPSHA را افزایش و NPSHR را کاهش دهیم. راه‌های افزایش NPSHA عبارتند از:
• افزایش سطح مایع موجود در تانک
• بالا بردن ارتفاع تانک نسبت به سطح زمین
• قرار دادن پمپ در یک محل گود
• کم کردن افت در خط لوله
• کاهش دمای سیال
• استفاده ‌از یک بوستر پمپ
اما راه‌های کاهش NPSHR عبارتند از:
• استفاده‌ از یک پمپ با چشمه‌ی بزرگتر
• استفاده ‌از یک پمپ با سرعت دورانی کمتر
• استفاده ‌از یک پمپ بزرگتر
• استفاده ‌از یک Inducer
یک قانون سرانگشتی بیان می‌کند که ‌آب ‌گرم و هیدروکربن‌های بدون گاز به NPSHی حدود %۵۰ آب سرد معمولی یا به ۳ متر هد نیاز دارند که ‌این NPSH برای آب گرم و هیدروکربورهای بدون گاز کمتر از NPSH آب سرد معمولی می‌باشد. پمپ‌های سانتریفوژ توانایی جابجائی ۵% حجمی هوا همراه سیال را دارند اگر این مقدار به %۶ هوا برسد باعث بروز یک حادثه خواهد شد. ورود هوا به داخل سیستم از چند راه ‌امکان‌پذیر است.• وجود نشتی در جعبه ‌آب‌بندی۶۷
این حادثه در پمپ‌های کنه‌ای به وفور و همچنین در یک چگالنده-تبخیر‌کننده یا قطعه‌ای از یکی از تجهیزات که در خلأ کار می‌کنند ممکن است اتفاق بیفتد.
• سیال گردابه‌ای شده باشد
• خط لوله‌های جانبی ۶۸نزدیک به ورودی پمپ نصب شده باشد
• ورودی پمپ دور از سیال باشد که ‌این مشکل در زمانی که سطح مایع خیلی کم باشد یا به ‌اشتباه عدد فشار سنج خوانده شود، اتفاق می‌افتد
هر دو عامل تبخیر سیال و نفوذ هوا دربازدهی پمپ تأثیر گذاشته، چرا که رفتن حباب‌ها از چشم پروانه به منطقه پر فشار و ترکیدن آنها و همچنین نفود هوا باعث خراب شدن پره و جداره‌ی پمپ می‌شود. تأثیر اصلی نفوذ هوا ،کاهش ظرفیت پیش بینی شده برای پمپ خواهد بود. اگر چه نفوذ هوا و تبخیر، هر دو در مورد محلول‌های جداگانه رخ می‌دهند، آسیب‌های نفوذ هوا به شدت آسیب‌های ناشی از تبخیر سیال نبوده و اغلب باعث خرابی پمپ نمی‌شود، اما باعث کاهش ظرفیت پمپ می‌شود.
یکی از پارامترهای مهم در انتخاب و طراحی توربو ماشینها، سرعت ویژه۶۹ می‌باشد که برای پمپ‌ها به صورت زیر تعریف می‌شود:
سرعت ویژه‌ی یک پمپ عبارتند از سرعت دورانی پمپی که دبی واحد را به ‌ارتفاع واحد پمپ کند.
دو رابطه جهت محاسبه‌ی سرعت ویژه وجود دارد [۴۷]که عبارتند از:

برای تعیین نوع پمپ موجود در فرایند دریزو از رابطه‌ی دوم استفاده شده ‌است. که در این رابطه Q، دبی حجمی‌ بر اساس گالن بر دقیقه و HΔ، اختلاف هد ایجاد شده توسط پمپ بر اساس فوت و N سرعت دورانی بر اساس دور بر دقیقه۷۰ می‌باشند.
پمپ P-100، پمپی است که از آن جهت برگشت دادن حلال تفکیک شده توسط جداکننده‌ی سه فازی به درون چرخه استفاده می‌شود. از این پمپ جهت انتقال دبی جرمی ۵/۴۶۳ (۴۳/۲ گالن بر دقیقه) حلال و سایر ترکیبات هیدروکربنی از فشار ۲/۱ بار به فشار ۵/۲ بار در فرایند Drizo استفاده می‌شود. لذا با توجه به رابطه‌ی (۴-۴) برای محاسبه‌ی سرعت ویژه و همچنین شرایط پمپاژ خواهیم داشت:

در صنعت، موتورهای الکتریکی موجود در حالت ساده و بدون استفاده از ادوات جانبی همانند جعبه دنده‌ها۷۱ دارای توان ایجاد سرعت‌های دورانی برابر با ۱۴۵۰ و ۲۹۰۰ دور بر دقیقه می‌باشند، لذا در فرمول‌های محاسبه‌ی سرعت ویژه نیز از این دو سرعت دورانی استفاده شده است.
با قرار دادن سرعتهای دورانی فوق در رابطه سرعت ویژه خواهیم داشت:

شکل (۴-۲۷) نشان‌دهنده‌ی محدوده‌ی انتخاب پمپ‌ها با توجه به سرعت ویژه می‌باشد.

شکل(۴-۲۷): محدوده‌ی انتخاب پمپ‌ها با توجه به سرعت ویژه‌ی بدست آمده

با توجه به سرعت‌های دورانی انتخاب شده و نیز سرعت‌های ویژه‌ی بدست آمده و همچنین استفاده از هندبوک‌هایی که در زمینه‌ی انتخاب پمپ وجود دارند [۴۷] می‌توان به این نتیجه رسید که با توجه به شرایط موجود انتخاب پمپ سانتریفیوژ بهترین انتخاب می‌باشد.

۴-۱-۶- خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان در فرایند دریزو
برای تعیین سایز خطوط لوله، روشهایی محاسباتی وجود دارد که در زیر به برخی از آنها اشاره می‌کنیم.
روش اول:
۱- محاسبه‌یSch. No
۲- حدس سرعت با توجه به محدوده‌ی مجاز سرعت جریان در خط لوله (متناسب با تعداد و نوع فاز سیال).
۳- محاسبه‌ی قطر داخلی با استفاده از معادله‌ی ارائه شده در API-RP-14E (معادله ی ۲.۱ یا ۲.۱۳).
۴- استاندارد کردن قطر داخلی از روی جدول لوله‌های تجاری با توجه به نزدیک‌ترین Sch استاندارد به مقدار Sch Calc
۵- محاسبه‌ی مقدارε/d و Re با استفاده از V حدس زده شده و ID محاسبه شده.
۶- محاسبه‌ی f با استفاده از ε/d، Re و معادله‌ی کلبروک.
۷- محاسبه‌ی P/100(ft)∆ با استفاده از معادلات P∆ در API (معادله‌ی ۲.۲ برای فاز مایع و معادلات ۲.۱۰ یا ۲.۱۱ یا ۲.۱۲ برای فاز گاز).
۸- تعیین تعداد Fittingها از روی آیزومتریک و محاسبه‌ی طول معادل کل اتصالات و Fittingها.
۹- محاسبه‌ی P∆ کل جریان (لوله و کلیه اتصالات).
۱۰- در صورتی که P/100(ft)∆ از محدوده‌ی مجاز تجاوز نکند لوله درست سایز شده است. در غیر این صورت باید با تغییر سرعت کلیه‌ی مراحل فوق را تکرار نمود تا محدوده‌ی مجاز ارضا شود.

روش دوم:
۱- محاسبه‌ی Sch. No و استاندارد کردن آن.
۲- حدس ID از روی جدول لوله‌های استاندارد با Sch استاندارد.
۳- محاسبه‌ی V با استفاده از ID حدس زده شده با استفاده از معادله‌ی سرعت API
(۲.۱ یا ۲.۱۳).
۴- درصورتی که V محاسبه شده خارج از محدوده‌ی مجاز باشد ID دیگری حدس زده و مرحله‌ی فوق را تکرار می‌کنیم تا محدوده‌ی سرعت را Meet کند.
۵- محاسبه‌ی f با استفاده از معادله‌ی کلبروک وε/d و Re براساس ID حدس زده شده وV بدست آمده.
۶- محاسبه‌ی P/100(ft)∆ با استفاده از معادلات API (2.2 برای فاز مایع و ۲.۱۰ یا ۲.۱۱ یا ۲.۱۲ برای گاز)، در صورتی که P/100(ft)∆ محدوده مجاز را Meet نکند کلیه‌ی مراحل فوق را از ابتدا تکرار می‌نمائیم.
۷- تعیین تعداد Fittingها از روی آیزومتریک و محاسبه‌ی طول معادل کل اتصالات و Fittingها
۸- محاسبه‌ی P∆ کل جریان (لوله و کلیه اتصالات).

از آنجا که انجام مراحل فوق بسیار وقت گیر و طولانی می‌باشد، این امر مهندسان را به سوی استفاده از نرم‌افزارهایی که بتواند مراحل فوق را با همان دقت ولی در کمترین زمان ممکن انجام دهد سوق داده است، یکی از این نرم‌افزارها، نرم‌افزار ESI می‌باشد که محیط آن در شکل (۴-۲۸) نشان داده شده است.

شکل(۴-۲۸): محیط کاری نرم‌افزار ESI

از این نرم‌افزار جهت انجام محاسبات و تعیین اندازه‌ی تجهیزاتی همانند کمپرسورهای یک مرحله‌ای، چند مرحله‌ای، رفت و برگشتی، پمپها و جداکننده‌ها و همچنین تعیین اندازه خطوط لوله برای انتقال سیالات تراکم پذیر، تراکم ناپذیر و جریانهای دو فازی استفاده می‌شود. برای تعیین اندازه‌ی خطوط لوله‌ی موجود در فرایند دریزو از این نرم‌افزار استفاده شده است که نتایج حاصل در جدول زیر طبقه بندی شده اند.

جدول(۴-۵): مشخصات خطوط لوله‌ی انتقال دهنده‌ی جریان و حالت فیزیکی جریان‌ها
Inside diameter, in.
Wall thickness, in.
Schedule No.
State
Nominal pipe size, Outside diameter, in
Stream No.
۳.۰۶۸
۰.۲۱۶
۴۰
V
۳
۳.۵
۱
۲.۰۶۷
۰.۱۵۴
۴۰
TWO PHASE
۲
۲.۳۷۵
۲
۱.۰۴۹
۰.۱۳۳
۴۰
L
۱
۱.۳۱۵
۳
۱.۰۴۹
۰.۱۳۳
۴۰
L
۱
۱.۳۱۵
۴
۰.۸۲۴
۰.۱۱۳
۴۰
L
¾
۱.۰۵
۵
۱.۳۸
۰.۱۴
۴۰
TWO PHASE
۱, ¼
۱.۶۶
۶
۱.۶۱
۰.۱۴۵
۴۰
TWO PHASE
۱, ½
۱.۹
۷
۳.۰۶۸
۰.۲۱۶
۴۰
L
۳
۳.۵
۸
۳.۰۶۸
۰.۲۱۶
۴۰
L
۳
۳.۵
۹
۳.۰۶۸
۰.۲۱۶
۴۰
L
۳
۳.۵
۱۰
۰.۶۲۲
۰.۱۰۹
۴۰
L
½
۰.۸۴
BTEX DRAIN
۰.۶۲۲
۰.۱۰۹
۴۰
L
½
۰.۸۴
WATER DRAIN
۰.۶۲۲
۰.۱۰۹
۴۰
L
½
۰.۸۴
SOLVENT MAKE UP
۰.۶۲۲
۰.۱۰۹
۴۰
L
½
۰.۸۴
TEG MAKE UP

۴-۲- بر اساس شرایط زمستان و در حالت مجزا بودن واحدها

۴-۲-۱- جدا کننده سه فازی(V-100)
این جداکننده نیز یک جداکننده‌ی سه فازی خواهد بود که در دمای۳۵ و فشار تقریبی اتمسفریک، دبی ۱۱۷۶ از محصول بالای برج و خروجی از چگالنده را به سه فاز تفکیک می‌کند. دبی جرمی فاز آبی در حدود ۶/۱۷۰ و دبی جرمی فاز هیدروکربنی در حدود
۹۸۹ است. مقدار فاز گازی کم بوده و در حدود ۴/۱۶ می‌باشد.
نتایج بدست آمده برای اندازه‌ی جداکننده‌ی مذکور در جدول ۲ خلاصه شده است:

جدول(۴-۶): اندازه های بدست آمده از نرم‌افزار HYSYS برای جداکننده‌ی سه فازی استفاده شده در فرایند Drizo
۲۶۱/۱
حجم جداکننده(m3)
۷۶۲/۰
قطر جداکننده(m)
۶۶۷/۲
طول جداکننده(m)
۲۵۴/۰
قطر بوت(m)
۸۸۹/۰
ارتفاع بوت(m)

با انجام مقایسه میان سایزهای دو جداکننده‌ی طراحی شده با توجه به شرایط زمستان و تابستان، در صورت مجزا بودن واحد‌ها می‌توان از جداکننده‌ای که با توجه به شرایط زمستان طراحی شده است برای چرخه‌ی دریزو استفاده کرد.

۴-۲-۲- مبدل حرارتی E-100
از مبدل حرارتی E-100 برای سرد کردن بخارات خروجی از برج دفع (جریان ۱) که دارای دبی جرمی ۱۱۷۶ می‌باشد از دمای ۸/۱۴۱

مطالب مشابه