Расчет гидравлического сопротивления трубопровода
Работа из раздела: «
Химия»
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.
|
50 = 1469,5 кг/м3;
|
|
50 = 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
|
|
|
*
|
5,45
|
6,45
|
6,45
|
|
|
Колено (угольник) 90о[1, табл.XIII]
|
Условный проход, мм
|
d3=30
|
|
|
*
|
1,83
|
|
|
Значения для данной таблицы найдены интерполяцией табличных данных.
Коэффициент сопротивления тройника при нагнетании может быть вычислен по формуле, предложенной Левиным:
т = 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
2. 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;
3. Далее рассчитываем значения критерия Рейнольдса для каждого участка трубопровода. Расчёт проводится по формуле (3), т.е.
Re = , (3)
Re1 = =131828;
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.
4. На данном этапе определяются значения коэффициента трения . Они при турбулентном режиме для стальных труб рассчитываются по формуле (4):
, (4)
5. 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 сужения [1, табл. XIII] интерполяцией табличных данных., учитывая, что значение Рейнольдса >10000
|
Внезапное сужение, м
|
|
|
|
*
|
0,125
|
|
|
= вентеля +тройника +сужения= +0,125= 8,468;
=вентеля = 4,9;
= колена = 1,83;
=вентеля = 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:
p = 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.
2. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.-Л., Госэнергоиздат, 1960. 458с.
