Гидравлический расчет
Задачей гидравлического расчета является определение величины потери давления теплоносителей при их движении через теплообменные аппараты (теплообменниеки). Падение давления Dpтов теплообменниках при прохождении теплоносителя по трубам и в межтрубном пространстве складывается из потерь на сопротивление трению и на местные сопротивления, Па, т. е.
(2.63)
где l– коэффициент гидравлического трения (величина безразмерная; для стальных труб l » 0,03, для латунных l » 0,03); l – длина трубы или канала, м; dэ– эквивалентный диаметр сечения канала, равный 4f/S, м; ω–средняя скорость движения теплоносителя на данном участке, м/с; r – плотность теплоносителя, кг/м3; f – площадь сечения прохода теплоносителя, м2; S – смоченный периметр прохода теплоносителя, м; Σζ – сумма коэффициентов местных сопротивлений (табл. 2.3).
Таблица 2.3
Значение коэффициентов местных сопротивлений ζв охладителях и подогревателях жидкостей
| Местное сопротивление | Коэффициент |
| Входная или выходная камера | 1,5 |
| Поворот на 180° внутри камеры при переходе из одного пучка трубок в другой | 2,5 |
| Поворот на 180° при переходе изодной секции в другую через колено | 2,0 |
| Поворот на 180° через перегородку в межтрубном пространстве | 1,5 |
| Поворот на 180° в U-образной трубке, огибание перегородок, поддерживающих трубки | 0,5 |
| Вход в межтрубное пространство | 1,5 |
| Вход в трубное пространство и выход из него | 1,0 |
| Круглые змеевики | 0,5 |
| Вентиль проходной d = 50 мм при полном открытии | 4,6 |
| Продолжение табл. 2.3 | |
| Вентиль проходной d = 400 мм при полном открытии | 7,6 |
| Задвижка | 0,5–1,0 |
| Кран проходной | 0,6–2,0 |
| Угольник 90° | 1,0–2,0 |
При перекачке вязких жидкостей рекомендуется коэффициент гидравлического трения определять по эмпирической зависимости:
(2.64)
где Re – число Рейнольдса для потока жидкости.
Ускорение потока газообразных жидкостей в каналах постоянного сечения вследствие изменения объема (например, при нагревании) вызывает потерю давления Dру, Па, равную:
, (2.65)
где r1 и r2 – плотность газа во входном и выходном сечениях потока, кг/м3; ω1и ω2 – скорости во входном и выходном сечениях потока, м/с.
Если теплообменник, по которому движется газообразная жидкость, сообщается с окружающей средой (атмосферой, пространством под вакуумом и т. д.), надо учитывать гидростатическое давление столба жидкости по формуле
(2.66)
где Dргс – гидростатическое давление, Па; h – расстояние по вертикали между входом и выходом теплоносителя, м (берется со знаком плюс при движении теплоносителя сверху вниз и со знаком минус – при движении снизу вверх); r1 и r0 – средние плотности теплоносителя и окружающего воздуха, кг/м3.
При движении теплоносителя по замкнутому контуру, без разрыва струи, величина Dргс = 0.
Из сказанного выше следует, что в общем случае полное падение давления Dр, Па, при движении теплоносителей через аппарат равно:
(2.67)
Обобщенную формулу (2.67) применяют для гидравлического расчета различных теплообменных аппаратов поверхностного типа. При подборе механизма, создающего циркуляцию теплоносителя в теплообменных аппаратах (насоса, вентилятора и т. д.), необходимо также учитывать потери давления Dртр в соединительных коммуникациях: трубопроводах, каналах. Кроме того, при подъеме насосом жидкости с разрывом струи на высоту H учитывается гидростатическое давление столба жидкости
(2.68)
Следовательно, необходимый располагаемый перепад давлений, создаваемый насосом, должен быть равен:
(2.69)
Cоответствующее значение необходимого напора Н, м, создаваемого насосом, определяется из выражения
(2.70)
Мощность N,кВт, на валу насоса или вентилятора определяется формулой
(2.71)
где G – расход рабочей среды, кг/с; Dрр – гидравлическое сопротивление аппарата, Па; r – плотность рабочей среды, кг/м3; ηн– к. п. д. насоса или вентилятора.
Дата добавления: 2016-01-18; просмотров: 1507;