Гидравлический расчет. Цель гидравлического расчета – определение величины сопротивления, вносимого теплообменником в систему технологических трубопроводов

Цель гидравлического расчета – определение величины сопротивления, вносимого теплообменником в систему технологических трубопроводов, и мощности, необходимой для перемещения теплоносителей.

Различают два вида гидравлических сопротивлений (потерь напора): сопротивление трения и местные сопротивления: hl и hм. Для расчета потерь напора по длине пользуются формулой Дарси-Вейсбаха

(13)

где l – гидравлический коэффициент трения;

l – длина трубопровода или тракта, по которому протекает теплоноситель, м;

d – диаметр трубопровода, м;

– скоростной напор, м.

Для расчета потерь напора в местных сопротивлениях применяют формулу Вейсбаха:

(14)

где x – коэффициент местных сопротивлений;

– скоростной напор за местным сопротивлением.

Рассчитаем гидравлический коэффициент трения l для гидравлически гладких труб по формуле Конакова

.

Проверим трубу на шероховатость, рассчитав толщину вязкого подслоя d и сравнив ее с величиной абсолютной шероховатости стальной трубы, которую примем равной D = 0,000333 м [2, с. 84]:

d < D, значит, труба гидравлически шероховатая и коэффициент гидравлического трения l определяют по формуле Френкеля

,

=4,63,

следовательно, l=0,0466.

По формуле (13)

Определим напор, теряемый в местных сопротивлениях теплообменника (рис. 9).

Рисунок 9 – Коэффициенты местных сопротивлений теплообменника

Предварительно вычислим площади потока в различных участках.

Площадь поперечного сечения штуцера

Площадь поперечного сечения одного хода распределительной камеры

Площадь поперечного сечения труб одного хода

Скорости в соответствующих сечениях:

Коэффициенты местных сопротивлений:

1) при входе потока через штуцер в распределительную камеру (внезапное расширение)

2) при входе потока из распределительной камеры в трубы (внезапное сужение)

3) при выходе потока из труб в распределительную камеру (внезапное расширение)

4) при входе потока из распределительной камеры в штуцер (внезапное сужение)

Вычисляем потери напора в местных сопротивлениях:

1) при входе потока через штуцер

2) при входе потока в трубы

3) при выходе потока из труб

4) при выходе потока из распределительной камеры через штуцер

Согласно схеме (см. рис. 9) можно сделать вывод, что:

=0,263,

5,47.

При переходе из одного хода теплообменника в другой поток делает 4 поворота под углом 90˚. В этом случае коэффициент местного сопротивления равен ξ = 1,2 [4]. Потери напора рассчитывают по скоростному напору в трубах

=0,0706 м.

Потери напора в местных сопротивлениях теплообменника будут равны

hмс.1+ hмс.2×z+ hмс.3×z + 2×z×hмс.пов + hмс.6=

=0,0205+2∙0,0198+2∙0,0263+2∙2∙0,0706+0,0153=0,463 м.

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

hт = hl + åhмс = 0,783 + 0,463 = 1,246 м.

Общее гидравлическое сопротивление трубного пространства теплообменного аппарата равно:

кПа.

По [4] принимаем общий КПД насосной установки равным h=0,7. Следовательно, мощность потребляемая электродвигателями насоса составит

кВт.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: