The summary

При лучистом теплообмене происходит двойное превращение энергии.

Гидравлический расчет для конкретных данных

1)Расчет плотности газа при данном давлении и температуре

Температура и давление газа при нормальных условиях:

Т_о =298 К, p_o = 1,013·10⁵ Па.

Температура и давление газа:

р = 12 ати = 12·9,81·10⁴ Па = 11,8·10⁵ Па,

Т = 30+273 = 303 К.

2) Определение расчетных скоростей на отдельных участках

В данной работе задан объемный расход Q=450м³ /мин.

Пусть W=12 м/с (рекомендованная скорость газа в кислородопроводе)

Тогда:

Стандартная стальная труба d₁ = 0,9м = 900мм.

Расчетная скорость:

,

что также входит в диапазон рекомендованных значений (11~15 м/с)

При расширении задаемся меньшей сокростью

Тогда:

Стандартная стальная труба d₂ = 1м = 1000мм.

Расчетная скорость:

,

3)Определение потерь напора на участках

Для расчета кинематической вязкости необходимо сначала рассчитать динамическую вязкость.

μ_о = 0,082·10^-3 Па·с - динамическая вязкость газа при 0 ^о С;

T = 303 К - температура газа;

С = 114 - постоянная для кислорода.

Тогда:

,

где ρ – плотность газа, μ – динамическая вязкость газа

1 участок. Для определения режима движения на первом участке рассчитаем число Рейнольдса:

Re₁ >Re_кр (2320), следовательно режим движения турбулентный.

Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:

Абсолютная шероховатость ∆=1мм.Тогда ∆ больше δ, имеем область гидравлически шероховатых труб.

Для гидравлически шероховатых труб λ рассчитывается по формуле Никурадзе

Определим коэффициент сопротивления b на первом участке.

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:

Ξ_{вентили} = 5*2=10;

ξ_{поворот на 90} = 4·1,2=4,8;

Следовательно, ∑ξ = 14,8.

Длина первого участка=450м

Таким образом потери на трение составят

Тогда местные потери составят:

2 участок. Для определения режима движения на втором участке рассчитаем число Рейнольдса:

Re₂ >Re_кр =2320, следовательно режим движения турбулентный.

Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:

Абсолютная шероховатость ∆=1мм. Тогда ∆ больше δ, имеем область гидравлически шероховатых труб.

Коэффициент трения λ₂ определяем по формуле Никурадзе:

Определим коэффициент сопротивления b на втором участке.

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:

ξ_{вентиля} =5.

ξ_{поворот на 90} = 1,2;

ξ_{резкое расширение} = .

Длина второго участка

Таким образом потери на трение составят

Тогда местные потери составят:

Общие потери составят

4) Уравнения Бернулли и определение давления на входе

При заданном давлении на выходе уравнение Бернулли позволяет определить давление на входе, которое необходимо знать для построения характеристики сети.

Уравнение Бернулли для изотермического процесса:

Выберем два сечения 1-1 и 2-2, для них Будем исходить из того что режим у нас изотермический T=const. Также учтем .

Тогда уравнение примет вид:

Подставляем известные значения, для этого необходимо перевести давление из ати в Па, т.е. р = 12 ати = 12·9,81·10⁴ Па = 11,8·10⁵ Па,

Т = 30+273 = 303 К.

Т.е. водород необходимо подавать в сеть под давлением 12,08 ати чтобы потребляемое давление было 16,1 ати, что в Па не составляет шести процентов от Рнач. Следовательно нужно пересчитать потери и изменить скорость подачи кислорода для получения нужного результата.

1)Расчет плотности газа при данном давлении и температуре

Температура и давление газа при нормальных условиях:

Т_о =298 К, p_o = 1,013·10⁵ Па.

Температура и давление газа:

р = 12 ати = 12·9,81·10⁴ Па = 11,8·10⁵ Па,

Т = 30+273 = 303 К.

2) Определение расчетных скоростей на отдельных участках

В данной работе задан объемный расход Q=450м³ /мин.

Пусть W=15 м/с (рекомендованная скорость газа в кислородопроводе)

Тогда:

Стандартная стальная труба d₁ = 0,8м = 800мм.

Расчетная скорость:

,

что также входит в диапазон рекомендованных значений (12~15 м/с)

При расширении задаемся меньшей сокростью

Тогда:

Стандартная стальная труба d₂ = 0,9м = 900мм.

Расчетная скорость:

,

что также почти входит в диапазон рекомендованных значений (12~15 м/с)

3)Определение потерь напора на участках

Для расчета кинематической вязкости необходимо сначала рассчитать динамическую вязкость.

μ_о = 0,082·10^-3 Па·с - динамическая вязкость газа при 0 ^о С;

T = 303 К - температура газа;

С = 114 - постоянная для кислорода.

Тогда:

,

где ρ – плотность газа, μ – динамическая вязкость газа

1 участок. Для определения режима движения на первом участке рассчитаем число Рейнольдса:

Re₁ >Re_кр (2320), следовательно режим движения турбулентный.

Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:

Абсолютная шероховатость ∆=1мм.Тогда ∆≤δ имеем область гидравлически гладких труб.

Для гидравлически гладких труб λ рассчитывается по формуле Блазиуса:

Определим коэффициент сопротивления b на первом участке.

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:

Ξ_{вентили} = 5*2=10;

ξ_{поворот на 90} = 4·1,2=4,8;

Следовательно, ∑ξ = 14,8.

Длина первого участка=450м

Таким образом потери на трение составят

Тогда местные потери составят:

2 участок. Для определения режима движения на втором участке рассчитаем число Рейнольдса:

Re₂ >Re_кр =2320, следовательно режим движения турбулентный.

Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:

Абсолютная шероховатость ∆=1мм. Тогда ∆ больше δ, имеем область гидравлически шероховатых труб.

Коэффициент трения λ₂ определяем по формуле Никурадзе:

Определим коэффициент сопротивления b на втором участке.

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:

ξ_{вентиля} =5.

ξ_{поворот на 90} = 1,2;

ξ_{резкое расширение} = .

Длина второго участка

Таким образом потери на трение составят

Тогда местные потери составят:

Общие потери составят

4) Уравнения Бернулли и определение давления на входе

При заданном давлении на выходе уравнение Бернулли позволяет определить давление на входе, которое необходимо знать для построения характеристики сети. Уравнение Бернулли для изотермического процесса:

Выберем два сечения 1-1 и 2-2, для них Будем исходить из того что режим у нас изотермический T=const. Также учтем .

Тогда уравнение примет вид:

Подставляем известные значения, для этого необходимо перевести давление из ати в Па, т.е. р = 12 ати = 12·9,81·10⁴ Па = 11,8·10⁵ Па,

Т = 30+273 = 303 К.

Т.е. водород необходимо подавать в сеть под давлением 12,08 ати чтобы потребляемое давление было 19,2 ати.

5)Построение характеристики сети

Для построения характеристики сети необходимо вычислить коэффициент b, из формулы

имеем , где

, где

Уравнение напорной характеристики сети записывается следующим образом:

H=a+(c+b)·Q² , где

-коэффициент сопротивления трубопровода.

.

Теперь необходимо построить график H(Q), построение выполняем в MicrosoftExcell. Характеристика сети показана на рисунке .

Для данного трубопровода уравнение характеристики сети имеет вид:

Заключение

В данном курсовом проекте был рассчитан стальной кислородопровод от кислородной станции до конвертерного цеха. В гидравлическом расчете было определено значение давления на входе P=12,08 ати и построена характеристика сети кислородопровода, представлен её график.

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  574  575  576   ..