Участок 2 – 3

1)Расчёт теплообменного аппарата: конденсатор воу.

Количество трубок в ходе: n = 38 шт. [3, стр. 6]

Количество ходов: z = 4. [3, стр. 6]

Д лина трубки: L = 1 м. [3, стр. 6]

Диаметр одной трубки: d = 0.013 м. [3, стр. 6]

Диаметр патрубка: D = 0.2 м [3, стр. 6]

Расход воды: Q_КВОУ = (Q₀ + Q)∙0.1;

Q_КВОУ = (0.025 + 0.001)∙0.1 = 0.0026 м³/с.

Расход одной трубки:

q = Q_КВОУ/n = 0.0026/38 = 0.000068 м³/с.

Скорость на входе и выходе КВОУ:

c₁ = c₅ = Q_КВОУ∙4/D²∙π;

c₁ = c₅ = 0.0026∙4/0.2²∙3.14 = 0.083 м²/с.

Скорость внутри КВОУ:

с₂ = c₃ = c₄ = q∙4/d²∙π; [3, стр.18]

с₂ = c₃ = c₄ = 0.000068∙4/0.013²∙3.14 = 0.512 м²/с.

Коэффициент кинематической вязкости перекачиваемой жидкости:

v_2-3 = μ_2-3/ ρ_2-3 , [1, стр.15];

υ, μ, ρ - из расчёта на участке 1 – 2;

v_2-3 = 965∙10^-6/997.904 = 0.967∙10^-6 м²/с;

Критерий Рейнольдса:

Re = c₂∙d/ v_2-3; [3, стр. 18]

Re = 0.512∙0.013/0. 967∙10^-6 = 6883.14;

Исходя их критерия Рейнольдса, получаем турбулентный режим область гидравлически гладких труб:4000 < Re < 3∙10⁶. Тогда коэффициент гидравлического трения будем рассчитывать по формуле Кольбрука:

λ = (1.8∙lgRe – 1.52)^-2; [3, стр. 18]

λ_2-3 = (1.8∙lg6883.14– 1.52) ^-2 = 1/29.03= 0.034;

Найдём потери по длине:

h_l = λ_2-3∙l∙c₂²/d∙2; [1, стр. 67]

h_l = 0.034∙1∙0.512²/0.013∙2 = 0.343 (Дж/кг = м²/с²).

Найдём потери на входе и выходе из трубки:

h_вх = 0.5∙(1 – S₂/F₁)∙ c₂²/2 = 0.5∙c₂²/2, так как S₂ << F₁;

h_вх = 0.5∙0.512²/2 = 0.0655 (Дж/кг = м²/с²).

h_вых = (1 – S₂/F₁)∙ c₂²/2 = c₂²/2, так как S₂ << F₁;

h_вых = 0.512²/2 = 0.131 (Дж/кг = м²/с²).

Общие потери в 38 трубах во всех 4 заходах:

h_труб = 4(h_вх + h_l + h_вых);

h_труб = 4∙(0.0655 + 0.343 + 0.131) = 2.158 (Дж/кг = м²/с²).

Потери на входе и выходе из КВОУ:

h_{вх КВОУ} = (1 – S₁/F₁)∙ c₁²/2 = c₁²/2, так как S₁ << F₁;

h_{вх КВОУ} = 0.083²/2 = 0.00344 (Дж/кг = м²/с²);

h_{вых КВОУ} = 0.5∙(1 – S₁/F₁)∙ c₅²/2 = c₅²/2, так как S₁ << F₁;

h_{вых КВОУ} = 0.5∙0.083²/2 = 0.00172 (Дж/кг = м²/с²).

Общие потери в КВОУ:

h_КВОУ = h_труб + h_{вх КВОУ} + h_{вых КВОУ};

h_КВОУ = 2.158 + 0.00344 + 0.00172 = 2.163 (Дж/кг = м²/с²).

Коэффициент местного сопротивления байпасного клапана:

ξ_к = 2∙h_КВОУ/с_отв²; [3, стр. 26]

Скорость жидкости в байпасной магистрали:

с_отв = Q∙Q_ВОУ∙4/π∙d_2-3; [3, стр. 18]

с_отв = 0.026∙0.9∙4/3.14∙0.125² = 1.907 м/с;

ξ_к = 2∙2.163/(1.907)² = 1.189.

2)Расчёт участка 2 – 3 (от мо до квоу):

Q_2-3 = Q_1-2 = 0.026 м³/с, так как нет изменений; [3, табл. 1]

d_2-3 = d_1-2 = 0.125 м, так как нет изменений; [3, табл. 1]

c_2-3 = c_1-2 = 2.12 м/с, так как нет изменений; [3, табл. 1]

t_2-3 = 21.9 °С, из расчёта на участке 1 – 2;

υ, μ, ρ - из расчёта на участке 1 – 2;

Коэффициент кинематической вязкости перекачиваемой жидкости:

v_2-3 = 965∙10^-6/ 997.906 = 0.967∙10^-6 м²/с,;

Критерий Рейнольдса:

Re = c_2-3∙d_2-3/ v_2-3; [3, стр. 18]

Re = 2.12∙0.125/0.967∙10^-6 = 274043;

Исходя их критерия Рейнольдса, получаем турбулентный режим.

Область гидравлически гладких труб: 4000 < Re < 3∙10⁶. Тогда коэффициент гидравлического трения будем рассчитывать по формуле Кольбрука:

λ = (1.8∙lgRe – 1.52)^-2; [3, стр. 18]

λ_2-3 = (1.8∙lg274043 - 1.52)^-2 = 1/68.36 = 0.0146.

Рассчитаем сопротивления на участке 1 – 2:

Сопротивление на повороте:

ξ₂ = ξ_м + ξ_тр ;

ξ_тр = 0.0175∙R₀/D₀∙δ∙λ; [2, стр.259]

ξ_м = A₁∙B₁∙C₁; [2, стр. 260],

где: A₁ = 1, так как A₁ = f(δ), а δ = 90°;

C₁ = f(a₀/b₀), при круглом сечении C₁ = 1;

B₁ = f(R₀/D₀), R₀/D₀ = 3 (для плавных криволинейных труб);

B₁ = 0.21/√( R₀/D₀); [2, стр. 260]

B₁ = 0.21/√3 = 0.12;

ξ_м = 1∙0.12∙1 = 0.12;

Тогда сопротивление поворота равно:

ξ₂ = 0.12 + 0.0175∙3∙90∙0.0146 = 0.188985.

Сопротивление тройника 1:

Для данного тройника все сечения одинаковы, отношения расходов расходящихся ветвей равно 10/90 = 0.11, тогда сопротивление тройника равно ξ₅₁ = 1.708. [2, стр.352]

Сопротивление тройника 2:

Для данного тройника все сечения одинаковы, отношения расходов расходящихся ветвей равно 40/60 = 0.67, тогда сопротивление тройника равно ξ₅₂ = 1.307. [2, стр.352]

Сопротивление на участке 2 – 3:

L_2-3 = L₄ = 6.0 м; [3, табл. 1]

ξ_2-3 = λ_2-3∙ l_2-3/d_2-3 + 5∙ξ₂ + ξ₅₁ + ξ₅₂; [3, стр. 19]

ξ_2-3 = 0.0146∙6.0/0.125 + 5∙0.188985 + 1.708 + 1.307 = 4.660

Найдём потери напора на участке 2 - 3:

H_2-3 = ξ_2-3∙c_2-3²/2; [3, стр. 19]

H_2-3 = 4.660∙2.12²/2 = 10.472 (Дж/кг = м²/с²);

Напор в точке 3 будет найден по формуле:

H₃ = H₂ + H_2-3 + H_ФИО + h_КВОУ + g∙ z₃; [3, стр. 19]

z₃ = 1.5 м;

Напор созданный сопротивлением ФИО:

H_ФИО = ∆P_Ф/ ρ_2-3; [3, стр.27]

H_ФИО = 100∙1000/997.904 = 100.209 (Дж/кг = м²/с²);

Тогда напор в точке 3 будет равен:

H₃ = 233.57 + 10.472 + 100.209 + 2.163 + 9.8∙1.5 = 361.114

(Дж/кг = м²/с²).