Расчет гидравлического сопротивления трубопровода
Расчетно-графическая
работа
по
дисциплине
“ Процессы и
аппараты химической технологии”
на
тему:
“
Расчет
гидравлического сопротивления трубопровода
“
Одесса-2010
Исходные данные
Рассчитать гидравлическое сопротивление
трубопровода, подобрать гидравлическую машину (насос, компрессор, вентилятор).
|
Расход
|
Жидкость
|
Раб.
условия
|
|
Q,
кг/час
|
|
t,
°C
|
|
9500
|
Хлороформ
|
30
|
|
Размеры
трубопровода, м
|
|
d1
|
d2
|
d3
|
d4
|
l1
|
l2
|
l3
|
l4
|
|
0,06
|
0,04
|
0,03
|
0,03
|
10
|
11
|
10
|
12
|
Трубы стальные при незначительной коррозии.
Рис.1. Принципиальная схема трубопровода
I. Расчёт
гидравлического сопротивления трубопровода
1. Найдём плотность [1, табл.IV] и
динамический коэффициент вязкости [1, табл.IX] для
этилацетата при температуре 50
.
|
r50
= 1469,5 кг/м3;
|
|
m50
= 0,51·10-3 Па с
|
Также необходимо найти местные сопротивления на
участках трубопровода.
Вентиль нормальный [1, табл.XIII]
|
d, мм
|
d1= 50
|
d2 =30
|
d3= d4=30
|
|
z*
|
5,45
|
6,45
|
6,45
|
Колено (угольник) 90о[1, табл.XIII]
|
Условный
проход, мм
|
d3=30
|
|
z*
|
1,83
|
Значения z
для данной таблицы найдены интерполяцией табличных данных.
Коэффициент сопротивления тройника при
нагнетании может быть вычислен по формуле, предложенной Левиным:
zт
= 1+k(wб/wс)2
(1)
где k
- безразмерный коэффициент. Для стандартных тройников на резьбе из нового
чугуна k=1,5; wб
и
wс
- скорости потоков в прямой трубе и в бок. трубах
. Рассчитываем массовый расход глицерина на
каждом участке трубопровода, т.к. на первом и пятом участках у нас имеется
тройник, т.е. поток в таких тройниках делится пополам, т.е.
G1 =9500
кг/час;
G2 = G3 = G4 = 
= 
= 4750
кг/час;
Теперь приступим к расчёту линейной
скорости потока жидкости (w, м/с) на каждом из участков
трубопровода. Для этого используем уравнение (2), т.е.
(2)
= 0,91504 м/с;
w2 = 
= 1,27089
м/с
w3 = w4 = 
=
1,27089м/с
так как d3 = d4 = 0,03 м и G3 = G4 = 4750
кг/час, то w3 = w4 = 1,27089
м/с;
. Далее рассчитываем значения
критерия Рейнольдса для каждого участка трубопровода. Расчёт проводится по
формуле (3), т.е.
Re = 
, (3)
Re2 = 
=109857;
Re3 = Re4 = = 109857
так как d3 = d4 = 0,03 м и G2 = G3 =
4750кг/час, то
Re3 = Re4=109857;
По проведенным расчётам видно, что
гидродинамический режим на всех участках - турбулентный, т.к. Re>2300.
. На данном этапе определяются
значения коэффициента трения l.
Они при турбулентном режиме для стальных труб рассчитываются по формуле (4):
, (4)
. В данном пункте рассчитываем
сначала суммы всех местных сопротивлений на участке трубопровода с
соответственной длиной (l, м), а затем приступаем к расчёту
гидравлического сопротивления каждого участка трубопровода и сумму их, т.е.
полное гидравлическое сопротивление. Значит, для расчёта сумм местных
сопротивлений необходимы справочные константы приведенные выше в п.1.
Найдём zсужения [1, табл. XIII]
интерполяцией табличных данных., учитывая, что значение Рейнольдса >10000
|
Внезапное
сужение, м
|
|
|
z*
|
0,125
|
= zвентеля +zтройника +zсужения= 
+0,125=
8,468;
=zвентеля = 4,9;
= zколена = 1,83;
=zвентеля = 5,45
Гидравлическое сопротивление каждого
участка трубопровода рассчитываем по уравнению (5), т.е.
(5)
= 
= 7854 Па;
= 
=15388 Па;
= 
=10874 Па;
= 
=16911Па;
Тогда полное гидравлическое
сопротивление трубопровода равно:
Dp =
7854+15388+10874+16911=51027 Па
Полное гидравлическое сопротивление
трубопровода составляет 51027 Па
II. Выбор
насоса
Выбор насоса производится по
значениям напора и объёмного расхода, которые необходимо рассчитать по формулам
(6) и (7):
(6)
(7)
3,5 м
6,464м3/час
По справочным данным[2] подобран
насос для найденных значений H и Q. НАСОС:
центробежный ЦНШ-40
Характеристики насоса : H = 3,5 м
n = 1425
об/мин
КПД=45%
трубопровод гидравлический
сопротивление жидкость
Литература
1. Павлов К.Ф., Романков П.Г.,
Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической
технологии: Учебное пособие для вузов.-- 9-е изд., перераб. и доп.-- Л.: Химия,
1981.-- 560 с.
. Идельчик И.Е. Справочник по
гидравлическим сопротивлениям. М.-Л., Госэнергоиздат, 1960. 458с.