1 Определение потерь давления в цеховом технологическом трубопроводе

1.1 Расчет критерия Рейнольдса и определение режима движения среды

Рисунок 1. – Схема технического трубопровода.

Рассчитаем скорость потока среды. Для этого воспользуемся Таблицей №9 [1]. Выбираем “Жидкость в нагнетательных трубопроводах насосных установок”, для которой скорость движения среды должна лежать в диапазоне .

Возьмем скорость движения среды через наименьший диаметр в трубопроводе, равную .

Параметры данного трубопровода:

L=36 м

Среда: Щелок белый варочный

Определим площади сечения трубопровода:

(1)

(2)

Найдем условный диаметр прохода:

(3)

(4)

Данный условный диаметр присутствует в ряде основных размеров.

На данном трубопроводе присутствует местное сопротивление-диффузор. Необходимо выбрать величину расширения. Выберем расширение до ближайшего из ряда. Ближайший условный диаметр 50 мм, т.е. трубопровод расширится на 20%. Рассчитаем скорость при данном диаметре:

По формуле (3),

Из формулы (1) :

Критерий Рейнольдса, определяющий гидродинамическое подобие систем, в которых действуют силы внутреннего трения, определим по формуле (5):

, (5)

где v – скорость потока среды, м/с;

d – диаметр трубопровода;

ν – кинематический коэффициент вязкости.

;

;

Re₁, Re₂> 10000, следовательно среда движется в турбулентном режиме.

1.2 Определение гидравлического сопротивления технологического трубопровода

Гидравлическое сопротивление измеряется величиной разности давлений Δр.

Полное давление, необходимое для преодоления всех гидравлических сопротивлений сети (включающей трубопровод и арматуру) при изотермическом течении потока (течение потока, когда температура стенки трубы имеет температуру, равную температуре потока):

. (3)

1.2.1 Определение давления, необходимого для создания скорости потока на выходе из трубопровода

По формуле (4) определим давление ∆р_ск:

, (6)

где v – скорость потока среды на выходе из трубопровода;

ρ – плотность жидкости;

Н/м².

1.2.2 Определение давления, необходимого для преодоления трения в прямой трубе

По формуле (5) определим давление ∆р_тр:

, (7)

где λ – коэффициент трения;

L – длина прямого участка трубопровода, м;

d – диаметр трубопровода.

Рассчитаем коэффициент трения λ при турбулентном режиме:

Турбулентным режимом течения среды считается режим, для которого величина критерия Рейнольдса более 2300 (Re > 2300).

Характеристиками шероховатых труб является абсолютная геометрическая шероховатость е и относительная шероховатость Ω.

Абсолютная геометрическая шероховатость е представляет собой среднюю высоту выступов (бугорков) на стенках трубы, измеренную в единицах длины.

Относительная шероховатость представляет собой отношение средней высоты бугорков к эквивалентному диаметру трубы

Ω = е / d _э , (7)

Для определения относительной шероховатости будем руководствоваться данными, приведенными в таблице 16 [1]:

Абсолютная геометрическая шероховатость для труб из цельнотянутых и сварных встык труб при незначительной коррозии изменяется при е = 0,2 мм, примем е = 0,2 мм.

;

;

.

Область гладкого трения характеризуется тем, что выступы шероховатости не выходят за пределы пограничного слоя.

Предельное (максимальное) значение Re_{гл. пред}, при котором шероховатость стенки еще не сказывается на коэффициенте трения, для технических труб (неравномерная шероховатость) можно определить по формуле (7):

, (8)

Если фактическое значение Re меньше Re_{гл. пред}, то λ определяется по формулам для гладких труб.

;

;

.

Re1 > ; Re2 > ; следовательно значение λ определяем по формуле Филоненко-Альтшуля:

Значения e/d_э для каждого из участков трубопровода: