Расчет гидравлических характеристик схемы
Расчет включает выбор базовой ветви трубопровода, расчет требуемой производительности и напора насоса. Расчет гидравлических параметров схемы необходим для определения затрат энергии на перемещение жидкости и подбора стандартной гидравлической машины (насоса). Заданная технологическая схема содержит емкости, расположенные на различных отметках высот, центробежный насос и сложный разветвленный трубопровод с установленной на нем запорной и регулирующей арматурой, включающий ряд местных сопротивлений. Расчет целесообразно начинать с определения диаметров трубопровода по формуле
Так как расход среды Qi известен, для расчета диаметра необходимо задаться значением скорости w. Чем больше скорость, тем меньше требуемый диаметр трубопровода, т.е. меньше стоимость трубопровода. Но с увеличением скорости растут потери напора в трубопроводе, что приводит к увеличению затрат энергии на перемещение жидкости. На практике для сред, перекачиваемых насосами, рекомендуют принимать значение экономической скорости w» 1,5 м/с. На основании рассчитанных значений di выбирается ближайший стандартный диаметр трубы d ст i по ГОСТ 3262–75 для стальных водогазопроводных труб [1]. Краткая выписка из указанного ГОСТа приведена в прил.В. В случае значительных диаметров, выходящих за пределы диапазона размеров труб, установленных ГОСТ 3262–75, могут использоваться ГОСТ 8734–78 [2] или ГОСТ 8732–78 [3] (прил. Г, Д). Так как внутренние диаметры стандартных труб могут отличаться от значений, рассчитанных по формуле (3.4), необходимо уточнить скорость течения жидкости:
Далее определяем потери напора в трубопроводе. Потери напора разделяют на потери на трение по длине и местные потери. Потери на трение возникают в прямых трубах постоянного сечения и возникают пропорционально длине трубы. Они определяются по формуле
Безразмерный коэффициент потерь на трение по длине (коэффициент Дарси) можно рассчитать по универсальной формуле А.Д. Альтшуля [4,5]:
где Δ i – абсолютная эквивалентная шероховатость, зависящая от состояния труб. Значения абсолютной шероховатости труб приведены в табл. 2. Таблица 2. Ориентировочные значения абсолютной шероховатости труб, Δ
Местные потери обусловлены местными гидравлическими сопротивлениями, т. е. местными изменениями формы и размера русла, вызывающими деформацию потока. К ним относятся: резкие повороты трубы (колена), плавные повороты, входы и выходы из трубопроводов, резкие (внезапные) расширения и сужения, конфузоры, диффузоры, теплообменники, вентили и т. д. Местные потери напора определяются по формуле Вейсбаха следующим образом:
Коэффициенты сопротивления ξ для ряда видов местных сопротивлений приведены в прил. Е.
Рис. 3.3 Схема конфузора (а) и диффузора (б) к расчету гидравлического сопротивления
Рассмотрим приемы расчета некоторых местных сопротивлений. Коэффициент местного сопротивления конфузора (рис. 3.3, а) рассчитывается по формуле
где α – угол раскрытия конфузора; λ i – рассчитывается по формуле (3.7) для участка трубопровода после сужения с площадью F 0. Заметим, что в формулу (3.8) подставляется значение скорости w 0(для участка трубопровода меньшего сечения).
Коэффициент местного сопротивления диффузора (рис. 3.3, б) рассчитывается по формуле
Аналогично предыдущему λ i рассчитывается для участка трубопровода с меньшим сечением F 0 (до расширения). Коэффициент местного сопротивления змеевика (рис. 3.4) рассчитывается по формуле:
где ε – коэффициент, определяемый из табл. 3; п – число витков змеевика, R 0 – радиус витка.
Рис. 3.4 Схема к расчету сопротивления змеевика
Таблица 3. Значение коэффициента
Сопротивление кожухотрубчатого теплообменника (рис. 3.5) рассчитывается по формуле
Рис. 3.5 Схема к расчету гидравлического сопротивления кожухотрубчатого Теплообменника
В этом соотношении первое слагаемое – потери на трение по длине труб теплообменника; второе – сумма местных сопротивлений на входе и выходе теплообменника, причем ξ1 принимается как коэффициент сопротивления диффузора – формула (3.10), а ξ4 –внезапного сужения (с диаметра D до диаметра d); третье – местные сопротивления на входе и выходе трубок, причем ξ2 принимается как коэффициент сопротивления внезапного сужения, а ξ3 – как коэффициент сопротивления внезапного расширения. При этом сечение внутритрубного пространства Сопротивление теплообменника типа «труба в трубе» (рис. 3.6), если жидкость протекает по внутренней трубе, рассчитывается по формуле
В этом выражении первое слагаемое – потери на трение, причем m 1– количество прямых участков теплообмена; второе – потери на местные сопротивления за счет плавных поворотов, ξ1 – коэффициент сопротивления плавного поворота на 180°, m 2–количество поворотов.
Рис. 3.6 Схема к расчету гидравлического сопротивления
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|