2.4 Определение потерь напора на трение

Поскольку трубопроводная сеть является простой, то потери напора на трение могут быть определенны по формуле Дарси-Вейсбаха:

(2)

где h_l – потери напора на трение, м;

 – коэффициент гидравлического трения;

l – длина трубопровода, м;

d – внутренний диаметр трубопровода, м;

V – скорость движения жидкости, м/с.

Для определения коэффициента гидравлического трения воспользуемся формулой Ф.А. Шевелева при [1]

В формулу (2) так же входит длина прямых участков трубопровода, но поскольку в сети имеются «колена», то необходимо учесть радиус изгиба труб, который для данного трубопровода (из справочной таблицы [1]) равен R=325мм.

1) Участок А-В. l₁=4,5+1-R-R=5,5-0,65=4,85м.

тогда потери напора на трение будут равны:

2) Участок С-Д. l₂=3+1+1-2R-2R=5-1,3=3,7м.

тогда потери напора на трение будут равны:

2) Участок E-F. l₃=5+2,5+2+1-2R-2R-2R=10,5-1,95=8,55м.

тогда потери напора на трение будут равны:

2.5 Потери напора на местные сопротивления

На рисунке 1 видно, что местные потери будут наблюдаться в изгибах трубы и запорной арматуре

Определим местные сопротивления на каждом из участков.

1) Участок А-В. На нем, как видно их рисунка 1, имеется ряд местных сопротивлений: изгиб трубы и запорная арматура. Определим коэффициент местного сопротивления в изгибе, используя следующую зависимость:

г

(3)

де d – внутренний диаметр трубы, м;

R – радиус изгиба трубы, м;

 – угол закругления, град.

С учетом режима движения жидкости по формуле А.Д. Альшуля будем иметь [1]:

(3)

(4)

где С – коэффициент, зависящий от вида сопротивления, взятый из справочной таблицы;

_К – коэффициент местного сопротивления в квадратичной области турбулентного режима (выражение (3)).

Тогда местные потери на изгибе определяются по формуле:

Из справочной таблицы выбираем запорную арматуру с учетом среды, где она будет установлена. То есть нам необходим вентиль шланговый с внутренним диаметром d_У=65мм. Кроме того для отключения насоса, в случае его выхода из строя, необходимо так же предусмотреть запорную арматуру со стороны бака сборника 1 (см. рисунок 2). Здесь также можно установить вентиль шланговый с внутренним диаметром d_У=65мм.

Рассчитаем потери напора на запорной арматуре по формулам (3) и (4), считая, приближенно, что С=500^._К:

Поскольку на данном участке две запорных арматуры, то последнее выражение нужно умножить на два, и в итоге получим, что общие потери равны:

2) Аналогично рассчитаем потери на местные сопротивления участка С-Д.

Местные потери на изгибах определяются по формуле:

Рассчитаем потери напора на запорной арматуре по формулам (3) и (4), считая, приближенно, что С=500^._К:

Получим, что общие потери на местные сопротивления равны:

3) Аналогично рассчитаем потери на местные сопротивления участка E-F.

Местные потери на изгибах определяются по формуле:

Рассчитаем потери напора на двух запорных арматорах по формулам (3) и (4), считая, приближенно, что С=500^._К:

Получим, что сумма потерь на местные сопротивления равны:

2.6 Потери напора в кожухотрубчатых теплообменника

Для трубного пространства кожухотрубчатог теплообменника потери напора определяются по следующей формуле:

где h_T – суммарные потери напора в трубном пространстве, м;

h_l – потери напора на трение в пучке труб, м;

h_мп – местные потери напора в трубном пространстве, м;

– коэффициент гидравлического трения;

n – число ходов;

l – длина труб трубного пространства, м;

d – внутренний диаметр труб трубного пространства, м;

V – скорость течения жидкости по трубам, м/с;



(5)

 – сумма коффициентов местных сопротивлений в трубном

пространстве, которая берется в зависимости от конструкции теплообменника по справочным данным [1].

Скорость течения жидкости в трубах теплообменника определяется путем подстановки в уравнение расхода площади живого сечения пучка труб одного хода:

(6)

где n₁ – число труб одного хода.

1) Расчет теплообменника 2 (см. рисунок 2).

Для расчета потерь напора необходимо предварительно рассчитать расход жидкости и скорость течения жидкости в трубах теплообменника по формуле (6).

Определим расход жидкости:

где Q^| =4,5  производительность трубопровода, кг/с;

=1275 плотность жидкости, кг/м³ (из справочной таблицы [1]).

Тогда с учетом формулы (6) будем иметь:

Установим режим движения жидкости и рассчитаем коэффициент гидравлического трения (считая, что =1,09мПа^.c [1]):

.

.

Прежде чем воспользоваться формулой (5) рассчитаем на основании справочных данных [1])



Вычислим общие потери напора в теплообменнике:

2) Аналогично рассчитаем потери напора в теплообменнике 3, предварительно установив из справочной таблицы параметры жидкости, которые соответствуют t=118⁰С.

=1188,2 плотность жидкости, кг/м³ [1].

Тогда с учетом формулы (6) будем иметь:

Установим режим движения жидкости и рассчитаем коэффициент гидравлического трения (считая, что =0,45 мПа^.c [1]):

.

.

Рассчитаем на основании справочных данных [1])



Вычислим общие потери напора в теплообменнике:

Таким образом, потери напора на двух теплообменниках составят:

Для удобства дальнейшего расчета приведем в таблице параметры всех участков трубопроводной сети.

Таблица 3 – Параметры всех участков трубопроводной сети

Участки	Параметры участка
	t, 0С	кг/м3	, мПа.c	hl +hмп, м
А-В	20	1318,1	1,837	0,2204
С-Д	80	1244,8	0,679	0,1774
E-F	155	1145,95	0,197	0,4409
Теплообменник 1	50	1275	1,09	0,391
Теплообменник 2	118	1188,2	0,45	0,402