Задача 14
Для условий задач 11-13 определить общие потери давления и напора в трубопроводе, а также давление в монтежю, с помощью которого осуществляется транспортировка жидкости. Ёмкость, в которую поступает жидкость, находится под избыточным давлением 0,2 кгс/см² и расположена на 5 м выше. Атмосферное давление 760 мм. рт. ст.
Решение
Кинетические (скоростные) потери давления и напора находим через корректив кинетической энергии, который для турбулентного режима лежит в интервале от 1,05 до 1,15:
,
.
Общие потери давления:
.
Общие потери напора:
.
Потери давления на подъём жидкости:
.
Избыточное давление в монтежю:
.
Абсолютное давление в монтежю:
.
Гидравлическое сопротивление теплообменника Задача 15
Определить гидравлическое сопротивление кожухотрубчатого теплообменника при движении через него потока воды. Средняя температура в теплообменнике 60 °C. Массовый расход жидкости 300 т/ч. Диаметр труб 20×2 мм, длина труб 6 м, число труб 1658, число ходов теплообмнника по трубному пространству 2. Трубы стальные с незначительной коррозией.
Решение
Плотность и вязкость жидкости (вода [2, с. 4-5], органические жидкости [2, с. 14, 15]: ρ = 983,2 кг/м3, μ = 0,4668 мПа·с.
Массовый расход жидкости:
.
Объёмный расход жидкости:
.
Эквивалентный диаметр трубы круглого
сечения равен внутреннему диаметру:
.
Площадь сечения трубного пространства теплообменника:
.
Скорость жидкости:
.
Критерий Рейнольдса:
.
Абсолютная шероховатость труб теплообменника [1, с. 519, табл. XII]:
стальные с незначительной коррозией e = 0,2 мм.
Относительная шероховатость:
.
Коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) находим по формуле Кольбрука:
.
Потери давления на трение:
.
Местные сопротивления кожухотрубчатого теплообменника представлены на рис. 6 и в табл. 2.
Рис. 6. Местные
сопротивления кожухотрубчатого
теплообменника
Таблица 2
Местные сопротивления кожухотрубчатого теплообменника
|
№ |
Название местного сопротивления |
Коэфф. сопрот. |
Кол-во сопрот. |
|
1 2 3 4 5 |
Вход в камеру (входной штуцер) Вход в трубчатку Выход из трубчатки Поворот на 180° Выход из камеры (выходной штуцер) |
1,5 1,0 1,0 2,5 1,5 |
1 k = 2 k = 2 k – 1 = 1 1 |
|
Сумма местных сопротивлений: ξмс = 1,5 + 1·k + 1·k + 2,5·(k–1) + 1,5 = 0,5 + 4,5·k = 0,5 + 4,5·2 = 9,5 |
|||
Потери давления на местные сопротивления:
.
Общие потери давления складываются из потерь на трение и потерь на местные сопротивления (кинетические потери отсутствуют, поскольку на входе теплообменник жидкость движется):
.
Общие потери напора:
.
Задача 16
Вода при температуре 20 °C движется по цилиндрическому змеевику из нижней ёмкости в верхнюю со скоростью 1 м/с. Характеристики змеевика: диаметр витка 1 м, число витков 10, шаг витка 0,1 м, диаметр трубы 50×2,5 мм. Избыточное давление в нижней ёмкости 1,5 ати. Определить избыточное давление в верхней ёмкости. Трубы змеевика стальные с незначительной коррозией.