где λ - коэффициент трения;
l- длина линии;
ρ- плотность пара при средних величинах температуры и давления;
υ- скорость потока;
d – внутренний диаметр трубопровода. Уравнение (2.189) можно преобразовать к виду:
р= 31,8VLZ = 32,1WLZ ,н/ м2(Па), d4 ρd4
где V – объемная производительность;
Z – вязкость пара при средней температуре в линии кг/(м с); D – внутренний диаметр трубопровода, м;
W – массовый расход пара, кг/с.
р= 0,0003(1,81+0,0055t)VL = 0,02(1,81+0,0055t)WL |
|
d4 |
60ρd4 |
где t – средняя температура воздуха. Для водяного пара:
(2.190)
(2.191)
р= 0,0003(0,99+0,0037t) = 0,02(0,94+0,003t)WL |
(2.192) |
|
d4 |
60ρd4 |
|
Уравнения (2.191) и (2.192) справедливы при температурах потока от –50
до +500С.
Когда известен перепад давления, по этим уравнениям можно рассчитывать диаметр трубопровода. Для проектных целей размеры трубопроводов можно оценить, исходя из предположения, что перепад давления составляет 10% абсолютного давления в системе.
Приближенно диаметры трубопроводов можно определить по формулам:
- для воздуха |
|
|
0,25 |
|
|
|
0,25 |
|
|
8 |
|
|
6 |
||
d = |
5,4 10 |
ρVL |
= |
546 10 WL |
|||
|
p |
2 |
|
|
p |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
- для водяного пара
|
|
8 |
0,25 |
|
|
6 |
0,25 |
. |
d = |
4,5 10 |
ρVL |
= |
455 10 WL |
||||
|
p |
2 |
|
|
p |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2.10. Растворимость газов в воде
Для того, чтобы найти коэффициент растворимости газа в жидкости, обычно необходимо установить температуру, равновесное парциальной давление растворяемого газа в газовой фазе и концентрацию растворяемого газа в жидкой фазе. Строго говоря, должно быть установлено общее давление системы и парциальное давление растворимого газа, но в тех случаях, когда общее давление невелико – не выше 5 атм, можно с уверенностью считать, что
растворимость не зависит от общего давления системы, и вычислить ее по одному парциальному давлению растворяемого газа. Например, растворимость аммиака при 300С и парциальном давлении NH3 260 мм рт. ст. составляет 20 кг NH3 на 100 кг воды Н2О.
Этот метод применяется к системам, для которых не соблюдается закон Генри.
Если закон Генри соблюдается, то растворимость определяется константой Генри Н и температурой, причем Н = рА 
хА атм/моль (хА – мольная доля газа в
растворе). Для целого ряда газов закон Генри соблюдается очень хорошо, пока парциальное давление газа не превышает 1 атм.
Если парциальное давление больше 1 атм, данная величина Н может быть использована только в узком интервале парциальных давлений. Определение растворимости газа при повышенных давлениях требует точного установления парциального давления растворяемого газа, температура и величины Н.
Растворимость газов в воде приведена в справочниках в виде таблиц. Пользуясь приведенными таблицами растворимости, следует помнить, что
если парциальное давление растворяемого газа не указано, величину Н можно с уверенностью применять только для давлений не выше 1 атм.
Там, где парциальное давление указано, данная величина Н может быть использована для давлений, отличающейся от указанной величины не более чем на ±1 атм.
Рассмотрим несколько примеров использования константы Генри. Пример 1. 1. Определить, какое количество водорода может растворяться в
100 кг воды из газовой смеси. Давление газовой смеси 760 мм рт. ст., температура 200С. Для парциального давления 1 атм и температуры 200С
Н=6,83 104.
Решение. 1. Мольная доля водорода в жидкой фазе:
хА = рНА; рА = 760200 =0,263атм.
тогда хА = рНА = 683000,263 = 0,00000385.
2. Количество водорода, приходящегося на 100 кг воды:
|
хА |
|
МА |
100 = |
0,00000385 |
2,02 |
100 =0,0000431кг |
|||
|
|
|
||||||||
|
1− |
х |
|
|
М |
S |
1−0,00000385 18,02 |
|
||
|
|
|
А |
|
|
|
|
|||
здесь М – молекулярный вес.
Таким образом, 0,0000431 кг водорода может раствориться в 100 кг воды при 200С из газовой смеси, имеющей парциальное давление 200 мм рт. ст.
Пример 2. Концентрация кислорода, растворенного в воде, составляет 0,03 кг на 100 кг Н2О.
Какое равновесное парциальное давление кислорода будет иметь этот раствор при 200С?