Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57

где % - коэффициент сопротивления трения; / - длина трубопровода в м; d - внутренний диаметр трубопровода в м; S = IQ - поверхность трения в м; Q - внутренний периметр трубопровода в м; F - площадь поперечного сечения трубопровода в м; W - средняя скорость протекания в м/сек; Q - средняя плотность воздуха в кг/м.

Коэффициент сопротивления трения зависит от числа Рейнольдса

Re =

и от относительной шероховатости

где V Д

коэффициент кинематической вязкости воздуха в мУсек; средняя высота выступов стенок труб в м; гидравлический диаметр (учетверенный гидравлический радиус = трубы в м.

ir;ieoA)

2,6 3.0 зл IS i,2 \е 5.0 5Л IgRe

Фиг. 129. Зависимость коэффициента сопротивления к от числа Re и шероховатости труб.

Для круглого сечения гидравлический диаметр равен внутреннему диаметру трубы. Для прямоугольника со сторонами а vi b гидравлический диаметр равен

а -\~h

На фиг. 129 приведен график зависимости коэффициента сопро; тивления к от числа Re и относительной шероховатости труб с рав-. номерной зернистой шероховатостью.

Первый режим является ламинарным (Re < 2300, Ig Re < <3,36) и коэффициент сопротивления трения не зависит от шероховатости и выражается уравнением

К --=

Для ламинарного потока все опытные точки, независимо от шероховатости стенок, уложились на одну прямую, режим I, (Re)

Для второго режима (Ig Re = 3,36-- 5,2) имеется участок (Re = 2300-4000, Ig Re = 3,36-4-3,6) быстрого роста К в зависимости от Re, но одинакового для различных шероховатостей.

При дальнейшем увеличении числа Re появляется участок различных значений К в зависимости от Re и от шероховатости X = = (Re, А).

Третий режим при больших числах Рейнольдса (Ig Re > 5,2) характеризуется турбулентной автомодельностью, т. е. коэффициент сопротивления трения к неизменяется существенно с увеличением Re и зависит только от шероховатости к = fs (А).

Для гладких труб при Re = 3000-S-70 ООО (наклонная прямая в интервале Ig Re = 3,05-f-5,15) коэффициент сопротивления трения может быть определен по формуле:

0,3164

,0,25

Для гладких труб при Re = 10-4-10 применяется формула

0,0032--0,22 lRe-6:237. Для резиновых гибких шлангов используют формулу X =.0,01113 +0,9170Re-o.*i.

Потери давления при протекании через местные сопротивления определяются по следующей формуле:

АРл. S

Q КГ.М-

где I

коэффициент местного сопротивления, определяемый для каждого случая опытным путем. Воздух последовательно проходит прямые участки трубопровода и местные сопротивления. Суммарная потеря давления равна сумме сопротивлений:

Ар = S Ар„„ + 2 Ар„.

Для упрощения расчета целесообразно местные сопротивления заменить условными прямыми участками труб эквивалентными по сопротивлению (табл. 24). Например, на участке трубопровода диаметром d 200 мм, длиной Z = 50 л1 имеется три нормальных колена, две задвижки, один обратный клапан и один лирообразный

Таблица 24

Длимы труб, эквивалентные местным сопротивлениям

Участки местных сопротивлений

Задвижки......

Нормальный проходной вентиль .......

Нормальный угловой

вентиль.....

Обратный клапан . . .

Нормальное колено R - =-4с1 . ......

Тройник ........

Лирообразный компенсатор, R = \2 d . . . .

компенсатор. Приведенная (расчетная) длина трубопровода равна

/„р = 50 +3-3,2 -f 2-3,5 + 18 -f 20 104,6 м.

Суммарная потеря давления на этом участке определяется по формуле

qhIm\

При средней скорости протекания w = \2 uheK и коэффициенте кинематической вязкости v = 18, 58, lfl-« мУсек (t = 50° С) число Рейнольдса равно "*

12.2.10»

= 129 000.

v 10.18.58

Коэффициент сопротивления трения "к = 0,0032-f 0,221-"- = = 0,017. При среднем давлении р 7 ат плотность равна q = = 7,50 кг/м. Суммарное сопротивление (потеря давления) рассматриваемого участка равно

Др0,017 •"•

Ар . 0,017 ig . 7,50 46П кПмЦммвод. ст.)

0,2 122

- 7.5 4800 н/м

т. е. суммарная потеря давления на участке составляет примерно 0,05 am.

При расчете трубопровода представляет интерес определение суммарной потери давления от компрессорной до наиболее удаленных потребителей, например от точки А до точки В (фиг. 130). Для решения задачи определяем для каждого участка расход воздуха с учетом коэффициента одновременности. Для участка 7 расход определяется для всех присоединенных потребителей; для участка 2 расход определяется за вычетом потребителей, присоединенных к ответвлению Г, и т. д.

Фиг. 130. Схема разветвленного воздухопровода.

По диаметрам и расходам определяется скорость на каждом участке, после чего по средним значениям и q и по предварительно определенным Я, и /„р определяется потеря давления от точки А до точки В: Ар = Ъ Ар.

Расчеты сопротивлений прямых (или приведенных к прямым) участков трубопровода облегчаются применением табл. 24 и номограммы (фиг. 128).

По табл. 25 определяется длина трубопровода, создающего потерю давления 0,1 am при протекании определенного количества воздуха давлением 6 ати по трубопроводу заданного диаметра или определяется диаметр трубопровода, создающего сопротивление 0,1 am при заданных количестве воздуха и длине трубопровода. Например, при протекании 10 ж/лн воздуха со средним давлением 6 ати по трубопроводу диаметром 58 мм каждые 100 м прямого (или приведенного к прямому) трубопровода будет создавать сопротивление 0,1 am; следовательно, транспортируя 10 воздуха давлением 6 ати по трубопроводу длиной 300 м, получим падение давления 0,3 am. Транспортируя это количество воздуха по трубопроводу d = 52 мм, получим сопротивление в 2 раза больше.

На номограмме показан пример определения потери давления на 1 л длины трубопровода. При транспортировании 12 000лч (по всасыванию) воздуха с температурой 30° С и давлением 2,5 ати по трубопроводу диаметром 300 мм потеря давления на 1 л длины

Таблица 25

Диаметры трубопроводов прн падении давления 0,1 am и среднем давлении

в сети р„зб = 6 am

Объем протекающего воздуха в м/мин

1,25

9 10 12,5 15 17,5 20 25 50 100 200

трубопровода составит 3 мм вод. ст., или 0,0003 am (пунктирная линия fghik). Скорость протекания равна 15 м1сек (пересечение пунктирных линий fgm и пт в точке т).

Для рассмотренного выше примера расчетного определения потери давления прн протекании воздуха (р = 7 am t = 50°«С, Q = 7,50 кг/м) со скоростью w = \2 м1сек по трубопроводу й = = 200 мм, f = 0,0314 количество протекающего воздуха (по всасыванию) равно

3600 = 8200 -. :.

V„,--3600 :=

Проведя по номограмме последовательно линии от точки t = = 50° С к р 6 ати, - 8200 мЧч, d, = 200 мм получим потерю давления на 1 м длины трубопровода 5 мм вод. ст., что почти совпадает с расчетной потерей давления.

Определение потерь давления воздуха в резиновых шлангах производится по номограмме (фиг. 131). В правой части номограммы даны потери давления на 1 м длины шланга при давлении воздуха 4 ати. Левая часть номограммы дает возможность опре-248

делить потерю давления для шлангов длиной 1-30 м при давлении воздуха 1-8 ати. Например, если при давлении 4 ати воздух в количестве 2 мЧмин (по всасыванию) протекает в шланге диаметром 19 мм, то потеря давления на 1 м длины шланга составляет примерно 0,018 am. При длине шланга 20 мм потеря давления соответственно возрастет. Перенеся точку, определяющую потерю

Количество протекающего воздуха в мУмин приведенное к атмосферным условиям

Фиг. 131. Номограмма для гидравлического расчета резиновых шлангов.

давления, в левую часть номограммы до вертикальной линии, соответствующей давлению 4 ати, можно определить потери давления для воздуха иного давления; например, перемещаясь по наклонной вниз до вертикали, соответствующей давлению 8 ати, найдем потерю давления, равную 0,2 am. Следовательно, протекание 2 мЧмин атмосферного воздуха по шлангу диаметром 19 мм создаст потерю давления на 1 м длины шланга - 0,018 am при давлении воздуха 4 ати. Для 20 м длины шланга потеря соответственно возрастет до величины порядка 0,36 am; при давлении протекающегс воздуха до величины 8 am потеря давления в шланге длиной 20 м снизится до величины порядка 0,2 am, поскольку падение давления изменится прямо пропорционально увеличению плотности и пропорционально квадрату уменьшения скорости протекания.