Участок 3 – 4

1)Расчёт теплообменного аппарата: маслоохладитель.

Количество трубок в ходе: n = 270 шт. [3, стр. 6]

Количество ходов: z = 2. [3, стр. 6]

Д лина трубки: L = 2.5 м. [3, стр. 6]

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

Диаметр патрубка: D = 0.9 м [3, стр. 6]

Расход воды: Q_МО = (Q₀ + Q₁)∙0.4;

Q_МО = (0.025 + 0.001)∙0.4 = 0.0104 м³/с;

Расход одной трубки:

q = Q_МО/n = 0.0104/270 = 0.000038 м³/с.

Скорость на входе и выходе МО:

c₁ = c₅ = Q_МО∙4/D²∙π;

c₁ = c₅ = 0.0104∙4/0.9²∙3.14 = 0.0163 м²/с.

Скорость внутри МО:

с₂ = c₃ = c₄ = q∙4/d²∙π;

с₂ = c₃ = c₄ = 0.000038∙4/0.013²∙3.14 = 0.286 м²/с.

Коэффициент кинематической вязкости перекачиваемой жидкости:

v_3-4 = μ_3-4/ ρ_3-4; [1, стр.15]

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

v_3-4 = 1080∙10^-6/998.801 = 1.081 ∙10^-6 м²/с;

Критерий Рейнольдса:

Re = c₂∙d/ v_3-4; [3, стр. 18]

Re = 0.286∙0.013/1.081∙10^-6 = 3439.407;

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_3-4 = (1.8∙lg3439.407– 1.52) ^-2 = 1/23.48= 0.042;

Найдём потери по длине:

h_l = λ_3-.4∙l∙c₂²/d∙2; [1, стр. 67]

h_l = 0.042∙2.5∙0.286²/0.013∙2 = 0.33 (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∙0.286²/2 = 0.0204 (Дж/кг = м²/с²).

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

h_вых = 0.286²/2 = 0.0408 (Дж/кг = м²/с²).

Общие потери в 270 трубах во всех 2 заходах:

h_труб = 2(h_вх + h_l + h_вых);

h_труб = 2∙(0.0204 + 0.33 + 0.0408) = 0.7824 (Дж/кг = м²/с²).

Потери на входе и выходе из КВОУ:

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

h_{вх МО} = 0.0163²/2 = 0.000133 (Дж/кг = м²/с²);

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

h_{вых МО} = 0.5∙0.0163²/2 = 0.000066 (Дж/кг = м²/с²).

Общие потери в МО:

H_МО = h_труб + h_{вх МО} + h_{вых МО};

H_МО = 0.7824 + 0.000133 + 0.000066 = 0.784199 (Дж/кг = м²/с²).

Коэффициент местного сопротивления байпасного клапана:

ξ_к = 2∙h_МО/с_отв²; [3, стр. 26]

Скорость жидкости в байпасной магистрали:

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

с_отв = 0.026∙0.6∙4/3.14∙0.125² = 1.27 м/с;

ξ_к = 2∙0.784199/1.27² = 0.9724.

2)Расчёт участка 3 – 4 (от тройника до мо):

Q_3-4 = Q_1-2 = 0.026 м³/с, так как нет изменений; [3, табл. 1]

D_3-4 = d_1-2 = 0.125 м, так как нет изменений; [3, табл. 1]

с_3-4 = c_1-2 = 2.12 м/с, так как нет изменений; [3, табл. 1]

t_3-4 = 17.5°С, из расчёта на участке 1 – 2;

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

Коэффициент кинематической вязкости перекачиваемой жидкости:

v_3-4 = μ_3-4/ ρ_3-4; [1, стр.15]

v_3-4 = 1080∙10^-6/998.801 = 1.081∙10^-6 м/с²;

Критерий Рейнольдса:

Re = c_3-4∙d_3-4/ v_3-4; [3, стр. 18]

Re = 2.12∙0.125/1.081∙10^-6 = 245143.4;

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_3-4 = (1.8∙lg245143.4-1.52)^-2 = 1/66.93 = 0.01494.

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∙0.01494= 0.191.

Сопротивление тройника 1:

Для данного тройника все сечения одинаковы, отношения расходов расходящихся ветвей равно 40/60 = 0.67, тогда сопротивление тройника равно ξ₅₁ = 1.307. [2, стр.352]

Сопротивление тройника 2:

Для данного тройника все сечения одинаковы, отношения расходов расходящихся ветвей равно 0.001/0.025 = 0.04, тогда сопротивление тройника равно ξ₅₂ = 1.956. [2, стр.352]

Сопротивление на участке 3 – 4:

L_3-4 = L₃ = 20.0 м; [3, табл. 1]

ξ_3-4 = λ_3-4∙ l_3-4/d_3-4 + 3∙ξ₂ + ξ₅₁ + ξ₅₂; [3, стр. 19]

ξ_3-4 = 0.01494∙20.0/0.125 + 3∙0.191 + 1.307 + 1.956 = 6.226.

Найдём потери напора на участке 3 – 4:

H_3-4 = ξ_3-4∙c_3-4²/2; [3, стр. 19]

H_3-4 = 6.226∙2.12²/2 = 13.99 (Дж/кг = м²/с²);

Напор в точке 4 будет найден по формуле:

H₄ = H₃ + H_3-4 + h_МО + g∙ z₂; [3, стр. 19]

z₂ = 0.50 м;

Тогда напор в точке 3 будет равен:

H₄ = 361.114 + 13.99 + 0.784199 + 9.8∙0.5 = 375.888(Дж/кг = м²/с²).

Участок 4 – 5

Найдём напор на участке 4 – 5

Q_4-5 = Q₀ = 0.025 м³/с; [3, табл. 1]

Найдём диаметр трубопровода:

Скорость в трубопроводе (конденсатный – напорный)

c_4-5 = 2.5÷3.0 м/с [3, стр. 17]

Посчитаем диаметр трубопровода с учётом этих скоростей:

d_4-5 = √(4∙ Q_4-5/π∙ c_4-5); [3, стр.15]

d_4-5max = √(4∙0.025/3.14∙2.5) = 0.113 м ;

d_4-5min = √(4∙0.025/3.14∙3.0) = 0.103 м .

Стандартный приемлемый диаметр равен: d_4-5ф = 0.125 м.

Скорость с учётом уточнённого диаметра:

c_4-5ф = 4∙Q_4-5/3.14∙d_4-5ф²; [3, стр. 18]

c_4-5ф = 4∙0.025/3.14∙0.125² = 2.0 м/с²;

Фактическая скорость почти не выходит за принятые пределы скорости в трубопроводе (конденсатный - напорный), поэтому диаметр на участке 4 – 5 d_4-5 = 0.125 м. [3, стр.15]