Расчет сопротивлений трубопроводов и аппаратов, включенных в них

3.1.3 Расчет сопротивлений трубопроводов и аппаратов, включенных в них

Всасывающий участок трубопровода

При турбулентном режиме движения гидравлический коэффициент трения  может зависеть и от числа Рейнольдса, и от величины шероховатости трубы.

Рассчитаем гидравлический коэффициент трения  для гидравлически гладких труб по формуле Блазиуса:

. (14)

.

Проверим трубу на шероховатость, рассчитав толщину вязкого подслоя  и сравнив ее с величиной абсолютной шероховатости стальной бесшовной новой трубы: ,

 м,

, значит, труба гидравлически гладкая и . На всех остальных участках трубопровода будем считать трубы гидравлически гладкими.

По формуле Дарси-Вейсбаха

, (15)

 м.

Согласно схеме насосной установки (рис. 12) на всасывающей линии имеются следующие местные сопротивления: два плавных поворота на 90– ,[1, табл. 3.3]. Следовательно, , а по формуле Вейсбаха:

 , (16)

где  – коэффициент местных сопротивлений;

 – скоростной напор за местным сопротивлением.

 м.

Суммарные потери напора на всасывающем участке трубопровода:

м.

Участок напорного трубопровода от насоса до теплообменника

 м.

Согласно расчетной схеме (рис. 12) на напорном участке трубопровода от насоса до теплообменника имеется два местных сопротивления: два плавных поворота –  [1, табл. 3.3].

Поэтому

 м.

Суммарные потери напора на участке напорного трубопровода от насоса до теплообменника:

 м.

Теплообменник

 м.

Определим напор, теряемый в местных сопротивлениях теплообменника (рис. 13).

Рис. 13 – Коэффициенты местных сопротивлений теплообменника

Предварительно вычислим площади потока в различных участках.

1. Площадь поперечного сечения штуцера:

 м²;

2. Площадь поперечного сечения крышки (свободного сечения аппарата)

 м²;

3. Площадь поперечного сечения 56 труб теплообменника:

 м².

Скорости и скоростные напоры в соответствующих сечениях:

 м/с;

 м;

 м/с;

 м;

 м/с;

 м.

Коэффициенты местных сопротивлений:

а) при входе потока через штуцер в крышку (внезапное расширение):

;

б) при входе потока из крышки в трубы (внезапное сужение):

;

в) при выходе потока из труб в крышку (внезапное расширение):

;

г) при входе потока из крышки в штуцер (внезапное сужение):

.

Вычисляем потери напора в местных сопротивлениях:

а) при входе потока через штуцер:

 м;

б) при входе потока из крышки в трубы первого хода аппарата:

 м;

в) при выходе потока из труб в крышку:

 м;

г) при выходе потока из крышки через штуцер:

 м;

д) при повороте из одного хода в другой на 180° (=2,5):

 м.

Суммарные потери напора в местных сопротивлениях теплообменника:

Общие потери напора (по длине и в местных сопротивлениях теплообменника):

 м.

Диаметр напорного трубопровода d_н = 0,05 м совпадает с диаметрами штуцеров d_ш = 0,05 м, следовательно при входе и выходе из теплообменника потерь напора не будет .

Участок напорного трубопровода от теплообменника до стерилизуемого аппарата

.

м.

Участок напорного трубопровода от теплообменника до стерилизуемого аппарата включает следующие местные сопротивления: 6 плавных поворот на 90⁰. Тогда сумма коэффициентов местного сопротивления .

м.

м.

Суммарные потери напора в насосной установке (сети)

м