- •Гидрогазодинамический расчет системы охлаждения
- •140101 – Тепловые электрически станции
- •140104 – Промышленная теплоэнергетика
- •Содержание
- •Нормативные ссылки
- •1 Задание к курсовой работе
- •2 Методика выполнения курсовой работы
- •2.1.6 Определение приведенной длины трубопровода
- •2.1.7 Построение пьезометрической линии
- •2.1.8 Расчет дренажного трубопровода
- •2.2 Газодинамический расчет воздушного тракта
- •2.1.4 Определение мощности насоса
- •2.1.5 Определение гидравлической характеристики трубопровода
- •Приложение б (справочное) Контрольные вопросы
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:
определить необходимый расход воды Qм
/с
(по тепловому балансу);рассчитать и подобрать диаметр трубопровода D, м (принимая среднюю скорость водыU=1÷2 м/с и диаметр по [1]);
рассчитать давление перед входом в насос Р
,
Па;рассчитать необходимый для трубопровода подъем давления в насосе
,
Па;найти мощность насоса N, кВт (принимая КПД 90 %);
построить гидравлическую характеристику трубопровода и описать ее формулой (
);определить приведенную длину трубопровода l
,
м;построить пьезометрическую линию трубопровода;
рассчитать минимально необходимый диаметр дренажного трубопровода d
,м;
При оценке шероховатости трубы считать новыми, стальными, цельнотянутыми;
по воздуху:
определить диаметр трубы D
,
м;вычислить, на какое расстояние L(м) может быть подан воздух при заданных давлениях Р
и Р
,
если в трубе течение изотермическое;найти числа Маха М
в начале и М
в
конце трубопровода;найти давление Р
и температуру Т
торможения 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]:
G
c
(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 Р
определяется 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];
