 |
Определение диаметров участков трубопровода, скоростей и режимов движения жидкости в них
|
|
|
|
Расчёт сопротивлений трубопровода и включенных в него аппаратов.
Задание: Рассчитать трубопровод, подобрать марку центробежного насоса и отрегулировать его работу на сеть в схеме циркуляционной мойки резервуаров и трубопроводов.
Вода насосом 1 перекачивается из резервуара 2 через теплообменник 3 по схеме трубопроводов и аппаратов 4.В теплообменнике вода нагревается от tн= 
до tк= 
насыщенным водяным паром. Давление воды на входе в аппараты pк =0,11МПа. Расход равен 
. Вода подается по трубопроводу длиной l= 
+ 
(
, 
). Длина трубопровода от насоса до теплообменника 
, высота всасывания 
, максимальная высота подъема H=6,2942м.
Разбивка трубопровода насосной установки на участки
Трубопровод состоит из всасывающей и напорной линий. Всасывающая линия - трубопровод от резервуара до насоса, по которому вода поступает с температурой tн= 
.
Напорная линия – участок трубопровода от насоса до системы трубопроводов аппаратов с включенными в него теплообменником:
- участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника с температурой tн=
- теплообменик, в котором температура воды повышается от до 
. Для расчёта принимаем среднюю температуру
- участок напорного трубопровода от теплообменника до системы трубопроводов и аппаратов с температурой tк= .
Выбор теплофизических характеристик перекачиваемой жидкости
Так как на рассматриваемых участках трубопровода температура воды имеет разные величины, то выбирают значения динамической вязкости и плотности при соответствующих температурах. Полученные данные приведены в табл.
Физические характеристики воды
Таблица 1
| Характеристика | Температура, ºС | ||
| 43,5 | |||
| Динамическая вязкость µ·106, Па·с | 380,5 | 619,2 | |
| Плотность ρ, кг/м3 | 999,6 | 990,6 |
Уточнение объёмных расходов жидкости, протекающей через различные участки трубопровода
|
|
|
В связи с тем, что температура воды на различных участках трубопровода неодинакова, различны и объёмы, протекающие по трубам в единицу времени. Для уточнения объёмных расходов используется формула
где 
- заданный расход воды, м3/с;
- плотность воды, соответствующая начальной температуре, кг/м3;
- плотность воды, соответствующая её температуре на рассматриваемом участке трубопровода, кг/м3.
Участок всасывающего трубопровода, 
Участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника,
Теплообменник, 
Участок напорного трубопровода от теплообменника до аппаратов, 
Определение диаметров участков трубопровода, скоростей и режимов движения жидкости в них
Диаметры всасывающего и напорного трубопровода определяют из уравнения расхода
Откуда
где 
- расход жидкости на рассматриваемом участке, м3/с;
- средняя скорость движения жидкости, м/с.
Скорость движения жидкости на всасывающем участке трубопровода выбирают из интервала 
.
Принимая 
определяем диаметр всасывающего трубопровода
Для напорного трубопровода рекомендуемый интервал скорости 
. Принимаем 
определяем диаметр труб на напорном участке
Так как для изготовления трубопровода используют стандартные трубы, то расчётные диаметры всасывающего и напорного трубопроводов необходимо округлить до ближайшего размера по государственному стандарту. Выбирают по ГОСТ 8732-78, ГОСТ 8734-75, ГОСТ 9940-81 для всасывающего участка трубопровода бесшовную углеродистую трубу диаметром 219 
6(dвнутр=207мм), для напорного участка трубопровода – трубу бесшовную углеродистую диаметром 194 10 (dвнутр=174мм).
Эквивалентная шероховатость труб Кэк=0,2мм.
|
|
|
Поскольку внутренние диаметры стандартных труб отличаются от расчётных, то уточняют значения скорости движения воды на отдельных участках трубопровода используя уравнение
Всасывающий участок трубопровода
Напорный участок от насоса до теплообменника
Напорный участок от теплообменника до трубопроводов и аппаратов
Для теплообменника необходимо рассчитать скорость воды в одной трубке и значение скорости во входном и выходном штуцерах.
В связи с этим используют условное обозначение заданного теплообменника
Теплообменник вертикальный, с неподвижными трубными решётками, с кожухом диаметром 600 мм, рассчитанный на условное давление в трубах и кожухе 0,6 МПа, исполнение по материалу М1, обыкновенное исполнение по температурному пределу, с гладкими теплообменными трубами диаметром 25 мм и длиной 6м, расположенного по сторонам правильного шестиугольника, шестиходовой.
Скорость жидкости в одной трубке:
где 
- площадь сечения трубок одного хода,
где 
- внутренний диаметр труб теплообменника 
, м;
n- общее количество труб в аппарате(196),
z- число ходов(6).
Тогда
Для установления режима движения жидкости в трубах необходимо рассчитать число Рейнольдса
где - скорость движения воды на данном участке, м/с;
d – внутренний диаметр трубы, м;
- плотность воды, кг/м3;
- динамическая вязкость воды, Па·с.
Участок всасывающего трубопровода,
Участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника,
Теплообменник, 
Участок напорного трубопровода от теплообменника до аппаратов,
На всех участках трубопровода режим движения - турбулентный.
|
|
|
