1 Задание к курсовой работе

Схема установки для расчета показана на рисунке 1. Воздухоохладитель представляет собой поверхностный теплообменник, в котором сжатый воздух, поступающий от компрессора, охлаждается водой.

Вода забирается из открытого водоема и через приемный клапан 2 по всасывающей линии 3 подается в воздухоохладитель насосом 4 по нагнетательной линии 5 через обратный клапан 6 и вентиль 7. После воздухоохладителя вода по сливной линии 8 выходит в атмосферу, через воронку 9 сливается в дренажную линию 10, откуда снова выходит в атмосферу. Воздух, пройдя через воздухоохладитель, поступает в отводящую линию 11.

Требуется по воде:

1. определить необходимый расход воды Qм/с (по тепловому балансу);

2. рассчитать и подобрать диаметр трубопровода D, м (принимая среднюю скорость водыU=1÷2 м/с и диаметр по [1]);

3. рассчитать давление перед входом в насос Р, Па;

4. рассчитать необходимый для трубопровода подъем давления в насосе , Па;

5. найти мощность насоса N, кВт (принимая КПД 90 %);

6. построить гидравлическую характеристику трубопровода и описать ее формулой ();

7. определить приведенную длину трубопровода l, м;

8. построить пьезометрическую линию трубопровода;

9. рассчитать минимально необходимый диаметр дренажного трубопровода d,м;

При оценке шероховатости трубы считать новыми, стальными, цельнотянутыми;

по воздуху:

1. определить диаметр трубы D, м;

2. вычислить, на какое расстояние L(м) может быть подан воздух при заданных давлениях Ри Р, если в трубе течение изотермическое;

3. найти числа Маха Мв начале и Мв конце трубопровода;

4. найти давление Ри температуру Тторможения в конце трубы.

Рисунок 1 – Схема трубопровода системы охлаждения газа после компрессора

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА:

- заглубление приемного клапана h= 4 м;

- массовый расход воздуха G, кг/с;

- скорость воздуха перед воздухоохладителем U= 30 м/с;

- температура воздуха перед воздухоохладителем t= C;

- температура воздуха после воздухоохладителя t= 50 С;

- избыточное давление воздуха перед воздухоохладителем Р, МПа (атмосферное давление принять Р= 0,1МПа);

- избыточное давление в конце воздухопровода Р, МПа;

- коэффициент потерь по воздуху в воздухоохладителе ;

- температура воды перед воздухоохладителем t= 30 C;

- температура воды после воздухоохладителя t,С.

Длины участков водопровода:

- l, м -l, м

- l, м -l, м

- l= 50 м -l= 1 м

- l, м

Коэффициент потерь на местных сопротивлениях:

- приемного клапана ;

- вентиля и обратного клапана (суммарный) ;

- воздухоохладителя по воде .

2 Методика выполнения курсовой работы

2.1 Гидравлический расчет водяного тракта

Проводится с использованием гидравлического метода, в основе которого лежит уравнение Бернулли. Потери давления определяются по соотношениям Вейсбаха (местные сопротивления), Дарси (сопротивления трения) в зависимости от режима течения воды. По результатам расчетов строится гидравлическая характеристика трубопровода и пьезо-метрическая линия.

2.1.1 Определение расхода воды

Расход воды определяется из уравнения теплового баланса воздухоохладителя [2]:

Gc(t– t) = Gc (t– t), (1)

где G,G- массовые расходы воды и воздуха, кг/с;

с, c- весовые изобарные теплоемкости, кДж/(кг К) [2];

Q=G/- объемный расход, м/с;

- плотность воды, кг/ м[2];

- КПД теплообменника (= 0,9).

2.1.2 Определение диаметра трубопровода

Диаметр трубопровода D, м, определяют из уравнения неразрывности

Q = us = u, (2)

задаваясь скоростью uс последующим уточнением диаметра по ГОСТ 10704 и соответствующей ему скоростью [1].

2.1.3 Определение давления на входе в насос и напора насоса

Давление на входе в насос Ропределяется из уравнения Бернулли, записанного для сечения1-1(сечение на глубине погружения приемного клапана) и2-2 (на входе в насос):

. (3)

Для сечения 1-1:

u= 0;z₁= 0;

z-нивелирная высота положения насоса относительно1-1, м;

- потери давления на участке 1-2;

- коэффициент сопротивления приемного клапана;

Р= 0,1МПа – атмосферное давление в сечении1-1.

Подъем давления в насосе (напор насоса) определяется из уравнения Бернулли, записанного для сечения3-3на выходе из насоса и4-4на сливе из трубопровода в дренаж:

, (4)

где - коэффициенты Кориолиса (для турбулентного режима течения= 1, для ламинарного= 2);

- давление на выходе из трубопровода;

z₃ , z₄ - нивелирная высота в сечениях1-1и2-2;

- потери давления на трение и местные сопротивления, на участке 3-4;.

, (5)

- коэффициенты потерь на местные сопротивления;

- полная длина трубопровода на участке 3-4;

- коэффициент сопротивления трению, рассчитывается по соотношениям [11];

- относительная шероховатость трубы [1];

- число Рейнольдса;

- коэффициент кинематической вязкости для воды [2, 4];