Определение геометрических характеристик участков трубопровода, скоростей и режимов движения теплоносителя в них.

    Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов определим из уравнения расхода, принимая скорость во всасывающем трубопроводе

w_вс = 1.2 м/с, а в напорном – 1.5 м/с.

d _вс =

По ГОСТ 8732 – 78 выбираем трубу для всасывающего трубопровода диаметром 250 мм.

    Скорость движения воды на всасывающем участке трубопровода:

w = м/с,

а режим движения

    Re _вс =  =  – турбулентный

где v = = м²/с – кинематический коэффициент вязкости воды при t = 52^оС.

    По ГОСТ 8732-78 выбираем трубу для напорного трубопровода диаметром 194 мм.

 Скорость движения воды на напорном участке трубопровода

w _н = м/с

Re’ =  =

Режим движения воды на напорном участке трубопровода от теплообменника до реактора

Re_н =  =  = 810235,3 – турбулентный

v =  = м²/с- кинематический коэффициент вязкости воды при t = 81^оС.

Скорость движения воды в трубах аппарата w₂ = 994 м/с, режим движения Re₂ = 47666,6 – турбулентный (см. подраздел 1.6).

 

Расчет сопротивлений трубопроводов и аппаратов, включенных в них.

Всасывающий участок трубопроводы

При турбулентном режиме движения гидравлический коэффициент трения λ может зависеть и от числа Рейнольдса и от величины шероховатости трубы.

Рассчитаем гидравлический коэффициент трения λ для гидравлически гладких труб по формуле Блазиуса:

λ_гп =  = 0,012

Проверим трубу на шероховатость, рассчитав толщину вязкого подслоя  и сравнив ее с величиной абсолютной шероховатости стальной бесшовной новой трубы ∆ = 0,007 мм

 = 11,6

  (0,000014 > 0.000007), значит труба гидравлически гладкая и λ = λ_гп = 0,012. На всех остальных участках трубопровода будем считать трубы гидравлически гладкими. По формуле (12)

h_l = λ _гп

Согласно схеме установки (Рис. 6.14-х) на всасывающей линии имеются следующие местные сопротивления:

 

ξ_вх = 0,5 – сопротивление на выходе в трубу;

ξ_вых = 1 – сопротивление на выходе из трубы;

ξ_кл = 1 – сопротивление «колено» (поворот трубы).

Следовательно, ∑ξ = 0,5+1+2*1 = 3,5, а по формуле (13)

h _{м c} м

Суммарные потери напора на всасывающем участке трубопровода

    h _вс = h_l + h _мс =  +

Участок напорного трубопровода от насоса да теплообменника

λ_гп =

    h_l = 0,012  м

    Согласно расчетной схемы (Рис. 6.14–х) на напорной участке трубопровода от насоса до теплообменника сумма коэффициентов местных сопротивлений:

∑ξ = ξ_вх + ξ_вых + ξ_{кл +} ξ_ф = 0,5+1+1+10 = 12,5

    где ξ_ф – сопротивление фильтра (грязевика).

Поэтому

h _{м c}   м

    Суммарные потери напора на участке напорного трубопровода от насоса до теплообменника:

 

h _н = h_l + h _мс =  м

Теплообменник

λ_гп =

h_l = 0,0214  м

Определим напор, теряемый в местных сопротивлениях теплообменника

 

Рис. 5 – Коэффициенты местных сопротивлений теплообменника.

Предварительно вычислим площади потока в различных участках.

Площадь поперечного сечения штуцера

 

 

Площадь поперечного сечения крышки (свободного сечения аппарата)

Площадь поперечного сечения 196 труб теплообменника

Скорости и скоростные напоры в соответствующих сечениях:

Коэффициенты местных сопротивлений:

а) при входе потока через штуцер в крышку (внезапное расширение)

 

б) при входе потока из крышки в трубы (внезапное сужение)

в) при выходе потока из труб в крышку (внезапное расширение)

г) при входе потока из крышки в штуцер (внезапное сужение)

Вычисляем потери напора в местных сопротивлениях:

а) при входе потока через штуцер

б) при входе потока в трубы

в) при выходе потока из труб

г) при выходе потока из крышки через штуцер

Суммарные потери напора в местных сопротивлениях теплообменника

Общие потери напора (по длине и в местных сопротивлениях теплообменника)

    Так как диаметр напорного трубопровода d_н не совпадает с диаметром штуцера d_ш то площадь равна:

Скорость:

Скоростной напор:

    Участок напорного трубопровода от теплообменника до реактора включает сопротивления:

Потери напора:

Участок напорного трубопровода от теплообменника до реактора

       Участок напорного трубопровода от теплообменника до реактора включает вход и выход из трубы и два колена. Тогда сумма коэффициентов местных сопротивлений будут равна:

Суммарные потери напора в насосной установке (сети)