 |
Расчёт сопротивлений трубопроводов и включённых в них аппаратов.
|
|
|
|
Под сопротивлениями понимают потери напора, эквивалентные затратам энергии потока на работу против сил трения, обусловленных вязкостью перекачиваемой среды.
Суммарные потери напора вычисляют по формуле 
где h п.вс. - потери напора на всасывающем участке трубопровода, м; h' н - потери напора в напорном участке трубопровода от насоса до теплообменника, м; h Т - потери напора в теплообменнике, м; h'' н - потери напора в напорном участке трубопровода от теплообменника до танка, м.
Различают два вида потерь напора: потери по длине и потери в местных сопротивлениях.
Потери напора по длине определяют по формуле Дарси- Вейсбаха
где λ-коэффициент гидравлического трения на данном участке;
l - длина участка трубопровода, м; d - внутренний диаметр трубопровода; 
- скоростной напор на данном участке.
Для определения λ при турбулентном режиме движения необходимо сравнить абсолютную шероховатость трубы ∆ с толщиной вязкого подслоя δ. Есл 
, то трубы считают гидравлически гладкими, если ж 
, то трубы - гидравлически шероховатые.
Абсолютную шероховатость определяют по формуле
где Кэк -эквививалентная шероховатость выбранных труб.
Толщину вязкого подслоя находят по формуле:
где d - внутренний диаметр трубопровода, м; Re - число Рей- нольдса; λгл - значение коэффициента трения для гидравлически гладких труб, где 
.
Потери напора в местных сопротивлениях вычисляют по формуле Вейсбаха
где ∑ ξ - сумма коэффициентов местных сопротивлений на участке; υ - скорость жидкости за местным сопротивлением, м/с.
Расчёт сопротивлений (потерь напора) в трубопроводе ведётся отдельно по каждому участку.
Всасывающий участок трубопровода. Потери напора определяют по формуле
|
|
|
, где hl - потери напора по длине на данном участке, м; h мс - потери напора в местных сопротивлениях, м.
Для расчета коэффициента трения предварительно его значение для гидравлически гладких труб находят по формуле: 
Рассчитывают толщину вязкого подслоя по формуле:
Толщина вязкого подслоя больше абсолютной шероховатости, т.е. труба на рассматриваемом участке является гидравлически гладкой. Тогда коэффициент гидравлического трения λопределяем по формуле Конакова:
. λ 
На рассматриваемом участке трубопровода имеется одно местное сопротивление (рисунок 1) - вход в трубопровод, для которого коэффициент местного сопротивления равен ξ вс=0,5
Определяют потери напора в местных сопротивлениях по формуле
, 
Суммарные потери напора на всасывающем участке составят:
Напорный участок трубопровода от насоса до теплообменника. Находим коэффициент трения для гидравлически гладких труб.
Рассчитывают толщину вязкого подслоя по формуле:
Толщина вязкого подслоя меньше абсолютной шероховатости, т.е. труба на рассматриваемом участке является гидравлически шероховатой. Тогда коэффициент гидравлического трения λопределяют по формуле Френкеля
; 
; λ= 0,0165.
Определяют потери напора в местных сопротивлениях
Суммарные потери напора на всасывающем участке составят:
Расчет потерь напора в теплообменнике.
Находим коэффициент трения для гидравлически гладких труб.
Рассчитывают толщину вязкого подслоя по формуле:
Толщина вязкого подслоя меньше абсолютной шероховатости, т.е. труба на рассматриваемом участке является гидравлически шероховатой. Тогда коэффициент гидравлического трения λопределяют по формуле Альтшуля:
|
|
|
Расчёт потерь напора в местных сопротивлениях теплообменника.
Для расчета потерь напора в местных сопротивлениях теплообменника необходимо вычислить площади сечения штуцеров, распределительной коробки и площадь поперечного сечения труб одного хода и рассчитать коэффициенты местных сопротивлений.
Для определения площади сечения штуцера принимают его диаметр равным диаметру труб напорного трубопровода, т.е.
Площадь сечения распределительной коробки одного хода теплообменника
Площадь поперечного сечения труб одного хода теплообменника - f T =0,0178 м2
Коэффициенты местных сопротивлений в теплообменнике (рисунки 2,3):
Рисунок 3 - Схема для расчета местных сопротивлений в теплообменнике
- при выходе потока жидкости из штуцера в распределительную коробку (внезапное расширение)
- при входе потока жидкости из распределительной короб- ки в теплообменные трубы первого хода (внезапное сужение)
- при выходе потока жидкости из теплообменных труб в распределительную коробку (внезапное расширение)
- при входе потока жидкости из распределительной короб- ки в штуцер (внезапное сужение):
Согласно схеме можно сделать вывод, что: ξ4= ξ 6= ξ 8=ξ2=0.372, ξ5= ξ7= =ξ3=8.6.
Для определения потерь напора в местных сопротивлениях теплообменника необходимо уточнить скорость воды в распределительной коробке аппарата. Из уравнения расхода
Потери напора в рассмотренных местных сопротивлениях теплообменника по уравнению составят:
-при входе жидкости в распределительную коробку из штуцера
-при входе потока из распределительной коробки в первый ход теплообменника
-при выходе потока жидкости из теплообменных труб в распределительную камеру
-при выходе потока жидкости из распределительной камеры в штуцер
При переходе из одного хода теплообменника в другой поток делает 12 поворотов под углом 90˚. В этом случае коэффициент местного сопротивления равен ξ=1,2. Потери напора рассчитывают по скоростному напору в трубах
Потери напора в местных сопротивлениях теплообменника будут равны
Суммарные потери напора в теплообменнике составят
Напорный участок трубопровода от теплообменника до танка. Коэффициент гидравлического трения по формуле
|
|
|
Рассчитывают толщину вязкого подслоя по формуле:
Толщина вязкого подслоя меньше абсолютной шероховатости, т.е. труба на рассматриваемом участке является гидравлически шероховатой. Тогда коэффициент гидравлического трения λопределяют по формуле Френкеля
; ; λ= 0,0133.
Коэффициент местного сопротивления для поворота на 90°ξпов= 0,145
Выход из трубы в емкость ξ= 1.
Общие потери напора на участке составят
Суммарные потери напора в сети
|
|
|
