1 Определение диаметра трубопровода

Диаметр трубопровода определяется по формуле

d = , с.16 [4] (1)

где V – объемный расход, м³/с;

w – скорость этанола во всасывающей и нагнетательной линиях одинаковая и равна 1,5 м/с;

V=M/ρ

Ρ=757мм.рт.ст.

Х₁=40 у₁=768

Х₂=60 у₂=746

Х= мм.рт.ст.

V=0.83/757=0.00109 м³/с

d = = 0,03 м = 30 мм.

ω=V/0.785*d²_э

Выбираем стандартный диаметр трубопровода 38 мм, толщина стенки 4 мм (Приложение А) [4].

Внутренний диаметр трубопровода равен

d = 38 – 2∙4 = 30 мм.

2 Расчет потерь на трение и местные сопротивления

Определим режим течения этанола

R_e = , с.17 [4] (2)

где μ – вязкость этанола при средней температуре, Па*с, (с.517 [3]);

w- скорость этанола, м/с;

d- внутренний диаметр трубопровода, м;

Определим плотность этанола по таблице IV [3], при t = 50 ⁰С.

ρ _{при 50}= 757 кг/м³;

Подставим найденные значения в формулу (2)

R_e = 138476

Режим течения – турбулентный.

Среднее значение шероховатости стенок труб ℓ = 0,2 мм (табл. XII [3]). Относительная шероховатость d_э/ℓ = 30/0,2=150. По графику 1.5 [3] находим значение коэффициента трения λ=0,034.

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для всасывающей линии:

∑ ζ _вс= ζ₁+ 2ζ₂+ ζ₃, с.90[3] (3)

где ζ₁ = 0,5 вход в трубу (с острыми краями); ζ₂ = 2 – кран; ζ₃=5- теплообменник; (табл. XIII [3]). Тогда

∑ ζ _вс = 0,5+2*2+5= 9,5

Потеря давления ∆р равна

∆р =(λL_вс/d+∑ ζ _вс)(ρw² /2)=(0,034∙4/0,3+9,5)(757∙1,5²/2)=11951,1375 Па

с.90 [3] (4)

Потери напора на всасывающей линии:

Н_вс= ∆р/(ρg)= 11951,1375/(757∙9,81)= 1,609 м, с.90[3] (5)

Сумма коэффициентов местных сопротивлений для нагнетательной линии:

∑ ζ_н= ζ₁+2 ζ₂+ζ₃+ζ₄ , с.92[3] (6)

где ζ₁ = 0,5 вход в трубу с острыми краями ; ζ₂ = 2 – кран; ζ₃ =А∙В= 2,5 – отвод под углом 90⁰ ;ζ₄=5- теплообменник (табл. XIII [3]). Тогда

∑ ζ_н = 0,5+2*2+2,5+5=12

Потеря давления ∆р равна

∆р =((λL_наг)/d+∑ ζ_н)((ρw²) /2)=(0,034∙14/0,03+12)(757∙1,5²/2)= 23731,95 Па

Потери напора на всасывающей линии:

Н_н= ∆р/(ρg)= 23731,95/(757∙9,81)= 3,196 м.

Общие потери напора:

Н_п = Н_вс+ Н_н = 0,50+0,88=1,38 м. с.91[3] (7)

3 Определение гидравлического сопротивления теплообменника

Характеристики теплообменника:

D_кож.в.=800мм

n=465

d_труб=25х2 мм

d_труб=21 мм

l=3м

одноходовой.

Скорость жидкости в трубах теплообменника рассчитывается по формуле

W_тр = с.20 [4] (8)

где n – число труб;

d_в – внутренний диаметр теплообменника, равный

d_в=25-2∙2=21 мм.

n= =465/1=465,

z-число ходов;

W_тр = 0,00109/(0,785∙0,021² ∙465)=0,00677 м/с

R_e = ,

R_e = (0,00677∙757∙0,021)/ 0,246∙ 10^-3 = 437,491

Режим течения – ламинарный.

При ламинарном течении коэффициент λ не зависит от шероховатости стенки трубы, а зависит только от R_e: для труб круглого сечения

λ = с.21[3] (9)

0,146

Потеря давления ∆р равна

∆р = (λ∙(n∙L/d)) ∙ (w²ρ/2) + (∑ζ ∙( w²ρ/2)), с.21[4] (10)

где L – длина трубы теплообменника, м;

d – внутренний диаметр труб, м;

w – скорость жидкости в трубах теплообменника, м/с;

n – число труб;

∑ζ – сумма коэффициентов местного сопротивления в теплообменнике (с. 26[3]).

Подставляем данные в формулу (10)

∆р = (0,146∙(465∙2/0,021)) ∙ ((0,00677²∙757)/2) + 5∙((0,00677²∙757)/2)= 1,265 Па

Напор в теплообменнике равен

H_тепл.= ∆р/ρg = 1,265/(757∙9,81)= 0,00017 м. с.22[4] (11)