Определение гидравлических потерь 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 изменяются пропорционально длине трубы.

 

Определение потерь на трение

, (4)

где - безразмерный коэффициент Дарси;

- абсолютная эквивалентная шероховатость, зависящая от состояния труб;

- длина i-го прямого участка трубы, м;

- диаметр i-го трубопровода, м;

- i-я скорость течения жидкости, м/с;

- ускорение свободного падения, м/с²;

- критерий Рейнольдса для i-го участка трубопровода.

Примем мм для стальных новых.

, (5)

где - скорость течения жидкости;

- диаметр трубы;

Па*с – кинематический коэффициент вязкости воды при t=10⁰C [2];

Рассчитаем критерий Рейнольдса для участков трубопровода:

;

;

;

 

Безразмерный коэффициент Дарси:

;

;

;

.

Найденные значения чисел Рейнольдса и безразмерных коэффициентов Дарси подставляем в формулу (3) и находим безразмерный коэффициент потерь на трение по длине.

м;

где = + + =2,0+1,0+0,8 = 3,8 м.

м;

м;

м;

На 3-ей ветке в схеме стоит змеевик, в котором кроме местных потерь напора имеется также и потери на трении рассчитываемые по формуле (3).

Длина участка, на котором возникают эти потери:

, (6)

где - диаметр 3-го трубопровода, м;

- число витков змеевика;

t - шаг между витками.

Па с – кинематический коэффициент вязкости воды при t=20⁰C [2]

м

м.

На 2-ой ветке в схеме стоит кожухотрубчатый теплообменник, сопротивление которого рассчитываем по формуле:

где - безразмерный коэффициент потерь на трение по длине труб теплообменника;

= 50 - число труб теплообменника;

L_тр = 1,6 м. – длина труб;

d_тр = 20 х 10^-3 м - диаметр трубок теплообменника;

ω_тр - скорость жидкости в трубках;

- коэффициент сопротивления диффузора;

, - коэффициент сопротивления внезапного сужения;

- коэффициент сопротивления внезапного расширения;

Коэффициенты местных сопротивлений берутся из приложения 6 [1,стр.28]

Определяем значение w_тр скорости жидкости в трубках по формуле

Рассчитаем критерий Рейнольдса в трубах теплообменника, Па с – кинематический коэффициент вязкости воды при t=20⁰C [2].

Тогда безразмерный коэффициент Дарси:

Значение найдем по формуле:

(7)

где - угол диффузора, = 8⁰.

м²; м²; 1600

Подставляя числовые значения получим

Согласно [1] находим значения

= 0,64, =0,49- коэффициент сопротивления внезапного сужения;

= 0,81 - коэффициент сопротивления внезапного расширения;

Подставляя полученные значения в формулу, получим

 

Определение местных гидравлических сопротивлений

Местные потери обусловлены местными гидравлическими сопротивлениями, то есть местными изменениями формы и размера русла, вызывающими деформацию потока. К ним относят: резкие повороты трубы (колена), плавные повороты, входы и выходы из трубопроводов, резкие расширения и сужения, конфузоры.

Местные потери напора определяют по формуле Вейсбаха:

, (8)

где - коэффициент сопротивления для ряда местных сопротивлений.

Коэффициенты местных сопротивлений берутся из приложения 6 [1,стр.28]

Местные сопротивления рассчитываются по формулам приведенном в источнике [1].

 

Расчет потерь на общей ветке

- коэффициент сопротивления при входе в трубу с острыми краями(2 точки).

- коэффициент сопротивления на вентиле при d₀ = 120мм (1 вентиль).

- коэффициент сопротивления при выходе из трубы

- коэффициент сопротивления при внезапном расширении.

м.

Расчет потерь на первой ветви

 

Вход в трубу под углом [3, стр5]

, (9)

где = 60⁰ - угол отхода трубы.

- коэффициент сопротивления при повороте на 60⁰

- коэффициент сопротивления при выходе из трубы

- коэффициент сопротивления на вентиле.

Определение местных сопротивлений конфузора:

. (10)

Примем второй неизвестный диаметр конфузора равным d₁ = 2 d₂.

Где , - площадь сечение до сужения и после, м²; ;

Скорость на участке после сужения равна:

м/с.

Критерий Рейнольдса на этом участке:

.

Подставив числовые значения в формулу получим:

.

Коэффициент сопротивления конфузора:

Суммарное местное сопротивление первой ветви:

м.