Решение
Дано
V0=2 м3/с; t0=180ºС; t1=25ºС; Δр=0,05 ат; D=2,2 м; Н=6 м; Г=0,004 м3/(м2·с); L1=200 м; L2=25 м; L3=50 м; m=0,35, n1=4; n2=14; R0/dтр=4; тип насадки – андезит кусковой d=43 мм; l=6 м; Dk=800 мм; dшт=259 мм; ρ0=1,293 кг/м3; μ0=17,3·10-6 Па·с; Р0=1,033 ат; С=124; n=465 труб
Ц – циклон; Т – теплообменник; Аб – абсорбер; ГХ – газохранилище; В – вентилятор; З – задвижки; Д – диафрагма
Рисунок 1. – Схема установки
1. Расчет трубопровода
1.1. Определение значения плотности и коэффициента динамической вязкости воздуха
Определяем плотность газа по формуле
,
где ρ0
– плотность газа при н.у.,
кг/м3;
М – молярная масса воздуха, М=29 кг/моль;
Т – температура, К.
кг/м3;
кг/м3;
Плотность воздуха при средней температуре, равной
ºС;
кг/м3.
Коэффициент динамической вязкости газа рассчитывается по формуле
,
где μ0 – вязкость газа при 0 ºС (таблица 4 [1]);
С – постоянная Сатерленда (таблица 4 [1]).
Па·с;
Па·с;
Па·с.
1.2. Определение диаметра трубопровода
Объемный расход газа для гидравлической сети определяем через массовый расход
кг/с,
где V0 – объемный расход газа при н.у.;
M – массовый расход газа.
Объемный расход для рабочих условий
м3/с.
Для напорных трубопроводов примем скорость воздуха равной W=13 м/с (таблица 1.1 [1]).
Диаметр трубопровода определяем по формуле
;
,
где d – внутренний диаметр трубы, м.
м.
1.3. Определение стандартного диаметра трубопровода
Стандартный диаметр
трубопровода примем равным 530х10 мм (с.
243 [2]), тогда внутренний диаметр трубы
равен
мм.
Фактическая скорость в трубе равна
м/с.
2. Определение гидравлического сопротивления сети
Полное гидравлическое сопротивление сети определяется по формуле
,
где ΔРтр – сопротивление трубопровода, Па;
ΔРц – сопротивление циклона, Па;
ΔРтепл – сопротивление теплообменника, Па;
ΔРабс – сопротивление абсорбера, Па;
ΔРизб – избыточное давление, ΔРизб=4903 Па;
2.1. Определение гидравлического сопротивления трубопровода
Гидравлическое сопротивление трубопровода определяем по формуле
,
где Σξ – сумма коэффициентов местного сопротивления;
λ – коэффициент трения, зависящий от величин (Re; dтр/e);
d – диаметр трубопровода, м;
W – скорость, м/с.
Определяем режим течения в трубопроводе
Па
– режим турбулентный.
Среднее значение
шероховатости стенок труб принимаем
е=0,2 мм (таблица 12 [1]). Относительная
шероховатость стенки трубы
.
По графику 1.5 [1] находим значение
коэффициента трения λ=0,017.
Сумма местных сопротивлений на данном участке равна
,
где ξ1 – коэффициент местного сопротивления задвижки;
n1 – число задвижек;
ξ2 – коэффициент местного сопротивления на повороте;
n2 – число поворотов;
ξ3 – коэффициент местного сопротивления на входе в трубу, ξ3=0,5;
ξ4 – коэффициент местного сопротивления на выходе из трубы ξ4=1;
ξ5 – коэффициент местного сопротивления диафрагмы.
Коэффициенты местных сопротивлений определяются по таблице 13 [1].
Тогда гидравлическое сопротивление на данном участке равно
Па.