3 Гідравлічний розрахунок
У загальному вигляді втрати тиску, визначаються за формулою:
, (3.1)
де - сумарні втрати тиску, викликані опором тертя;- сумарні втрати тиску, викликані місцевими опорами;- сумарні втрати тиску, викликані прискоренням потоку;- втрати тиску на подолання нівелірного натиску.
У теплообмінному апараті, який розглядається, протікають краплинні рідини. Для них складові імалі в порівнянні із загальним опором потоку, і ними можна знехтувати. Тоді розрахунок втрат тиску проводиться за формулою:
. (3.2)
3.1 Визначення гідравлічного опору в трубному просторі
У трубному просторі при протіканні однофазного теплоносія перепад тиску, викликаний опором тертя, визначається за формулою Дарсі-Вейсбаха:
, (3.3)
де - довжина труби (м);
z - сумарна кількість ходів;
і - відповідно середня щільність і швидкість теплоносія в трубах:
,
де - середня температура теплоносія в трубах;
- тиск теплоносія в трубах.
Швидкість теплоносія в трубах.
- коефіцієнт тертя.
Визначимо число Рейнольдса:
. (3.4)
.
Визначимо коефіцієнт гідравлічного опору використавуючи формулу Філоненка:
.
Тоді
.
Перепад тиску, викликаний місцевим опором, визначається за формулою:
, (3.6)
де - коефіцієнт місцевих опорів:
По даним [5]:
- вихід з патрубка в камеру =1,5;
- вхід в трубу з камери =1;
- вихід з труби в другу камеру =1,5;
- вхід з другої камери в трубу по другому ходу =1;
- вихід з труби в камеру =1,5;
- вхід в патрубок =1;
- вихід з патрубка в міжтрубний простір =1,5;
- поворот на 180° = 0,5;
- вхід в патрубок з міжтрубного простору =1.
,
.
Швидкість в патрубку беремо рівну швидкості в трубах.
В даному випадку:
,
дивися (рис. 3.1).
Рисунок 3.1 - Розподіл коефіцієнтів місцевих опорів по трубі і міжтрубному простору
Тоді:
3.2 Визначення гідравлічного опору в міжтрубному просторі
У міжтрубному просторі при протіканні однофазного теплоносія перепад тиску, викликаний опором тертя, визначається за формулою Дарсі-Вейсбаха:
, (3.3)
де - кількість ходів в ТОА;
- довжина труби ;
і- відповідно середня щільність і швидкість теплоносія в міжтрубному просторі;
- еквівалентний діаметр.
можна визначити за формулою Філоненко,:
.
Тоді
.
Перепад тиску, викликаний місцевим опором в міжтрубному просторі, визначається за формулою:
.
В даному випадку:
,
Повні втрати тиску:
, (3.7)
3.4 Вибір насоса і розрахунок потужності
Потужність на валу насоса, необхідна для прокачування заданого об'єму теплоносія
, (3.8)
де G – масова витрата води ;
P – повний гідравлічний опір ТОА ;
- загальний ККД двигуна, насоса і механічної передачі.
Загальне ККД визначається за формулою:
, (3.9)
де дв, нас, передачі – відповідно ККД двигуна, насоса і механічної передачі.
За даними довідника обираємо насос та двигун:
.
Отже:
;
.
Необхідна потужність двигуна без урахування ККД:
.
Насос відцентровий типу Х2/25, з витратою загальний напір; число оборотів;.
Обираємо електродвигун:
Електродвигун тип АО2-51-2 ;.
За відсутністю механічної передачі .
Тоді:
.
Тоді необхідна потужність двигуна з урахуванням ККД:
.
Електродвигун типу АО2-51-2 підходить, оскільки задовольняє розрахунковим даним.