Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Гидравлика(Методичка по курсовой работе)(укр).docx
Скачиваний:
33
Добавлен:
20.02.2016
Размер:
1.33 Mб
Скачать

2. Розрахунок аеродинамічного опору димового тракту печі і висоти димової труби

Дуже часто зустрічається проста розгалужена мережа як елемент конструкційної схеми нагрівальних печей. Це можуть бути, наприклад, газо-і повітропроводи, що служать для підведення газу і повітря до системи пальників печі, або навпаки, система кнурів і димових каналів, що забезпечує відведення продуктів згорання від декількох печей до однієї димової труби.

2.1. Рух газів у печах

Рух газу в робочому просторі печей багато в чому визначає ефективність і показники роботи печей незалежно від температурного рівня технологічного процесу. Дійсно, для середньо-і низькотемпературних печей параметри руху потоку газів визначають інтенсивність конвективного теплообміну. У високотемпературних печах, де теплове випромінювання грає головну роль, тільки безперервна зміна обсягів газу за рахунок його руху може забезпечити збереження високих температур в робочому просторі печі.

Правильна організація рух газів у системі забезпечує стійкість вогнетривких елементів кладки печей і тому збільшує міжремонтний період їх роботи.

У сучасних печах в якості джерела теплової енергії в переважній більшості випадків використовується паливо або електроенергія.

Серед паливних печей найбільшого поширення набули полум'яні печі, в яких для спалювання газу або мазуту застосовується факельний (полум'яний) метод. У полум'яних печах характер руху газів в робочому просторі тісно пов'язаний з теплообміном, конструкцією і призначенням печі. Він визначається в основному: розташуванням пальників (форсунок), і димовідвідних каналів; динамічним впливом струменів, що створюються пальниками і форсунками; режимом тиску в печі.

Тиск в робочому просторі печі визначається в основному двома чинниками: впливом струменів і впливом димової труби (димососа). У печі підтримується невеликий надлишковий тиск для виключення підсосів холодного повітря, які різко погіршують роботу печі, викликаючи зниження температури і відповідний перевитрата палива.

Робота димової печі здійснюється так, щоб на рівні поду печі підтримувалося нульове тиск. Вище рівня поду буде надлишковий тиск, нижче - розрідження, яке необхідно для відсмоктування димових газів з печі через димовідводу (кабана), вхідний перетин яких розташовується на рівні поду печі.

В процесі експлуатації печі необхідно мати можливість впливати на тиск в печі і на розрідження в її лежаках. Для цього використовують шибер - штучне місцевий опір.

Його можна регулювати підйомом або опусканням шиберной заслінки, при цьому тиск у печі відповідно знижується або підвищується.

Правильний режим тиску в печі збільшує довговічність служби арматури та обладнання печі, покращує умови її експлуатації. Наприклад, надмірно високий тиск призводить до вибивання розжарених газів з печі і передчасного виходу з ладу її арматури і елементів устаткування.

У димових каналах і робочому просторі печей газ зазвичай рухається при відносно невисоких швидкостях (до 70 - 80 м / с) і невеликих перепадах тиску (до 100 Па). Зміна тиску такого порядку практично не впливає на щільність газу, тому в цих випадках часто розрахунки ведуться за постійної щільності, взятої з середньоарифметичної температурі газу на даній ділянці.

В окремих елементах печей (в форсунках, пальниках) зустрічається рух газу з високою швидкістю, причому діапазон швидкостей включає величини від 150 - 200 м / с до надзвукових швидкостей, при яких необхідно враховувати щільність газів.

У технічній літературі рівняння Бернуллі використовують у вигляді

де - втрати тиску.

У теплотехніці при дослідженні роботи печей і агрегатів користуються тиском, надлишковим і атмосферним, тобто відносним тиском. Рівняння Бернуллі для газу в надлишкових тисках

У цій формі рівняння Бернуллі справедливо для ізотермічних умов. Якщо температура рідини по довжині каналу змінюється, то використовується рівняння Бернуллі в диференціальної формі:

де u – внутрішня енергія маси рідини.

Рух газів по трубах може проходити в умовах зміни температури і тиску, що впливає на величину втрат на тертя між двома розглянутими перетинами. У першому наближенні допускають. Що температура і тиск за окремим ділянці або всьому трубопроводу змінюються лінійно. За допомогою рівняння Менделєєва - Клапейрона можна отримати співвідношення для обчислення швидкості потоку і густини газу для будь-яких середніх температур (враховуючи рівняння суцільності) ):

Підстановка яких у формулу Дарсі - Вейсбаха дає співвідношення

Втрати на подолання місцевих опорів визначаються за формулою

Опору, зумовлені дією геометричного тиску

Часто рідини і гази знаходяться в рівновазі під впливом сил тяжіння. Для аналізу цього стану проынтегруэмо основне диференціальне рівняння статистики рідин і газів

яке в разі дії лише сил ваги має вигляд .

За умови

де z0 – координата вільної поверхні з зовнішнім тиском p0 на ній.

Щільність газів залежить від тиску і температури, що враховуэться в більш точних формулах, але так як при порівнянні похибка результатів розрахунку не перевищує за абсолютною величиною 0,5%, то в практичних розрахунках зміни тиску використовують це просте вираження, яке для газу має вигляд

при однаковому рівні відліку. Тоді відносне тиск

за фізичним змістом відповідає геометричному тиску газу, яке може бути підраховано по формулі(5)

де а – щільність навколишнього середовища.

Якщо потік газу рухається вгору і г < а, то геометричне тиск сприяє переміщенню і розглядається як негативний опір, зменшує гідравлічні втрати. При русі газу вниз і г < а геометричне тиск перешкоджає руху потоку і виступат як гідравлічний опір потоку.

При русі газу горизонтально (Н=0)

Рис. 2.1

2.2. Димар.

Димові труби (рис.2.1) забезпечують підведення повітря в піч і

видалення продуктів згоряння природного або штучної тягою. Природна тяга створюється безпосередньо димовими трубами, а штучна - димососами (вентиляторами), встановленими додатково до наявних трубах і збільшують рушійну силу природної тяги. Висота димаря визначається опором димового тракту і самої труби. В даний час висоту димових труб збільшують для того щоб забезпечити допустимі концентрації шкідливих газів і пилу в повітрі шляхом розсіювання.

Для отримання розрахункової формули димової труби запишемо рівняння Бернуллі для перерізу 1 біля основи і перерізу 2 вгорі гирла у труби

или

де - геометричний тиск, що створюється трубою висотою Н;

- розрідження біля основи труби;

- зміна кінетичної енергії газу;

де

нормальна робота печі буде забезпечена, якщо . Враховуючи це, після відповідних підстановок і перетворень висота димової труби

де

аеродинамічний опір димового тракту приймають на 20 - 30% більше розрахункового значення hп (втрати на запиленість, підсмоктування холодного повітря, форсування роботи печі).

Діаметр основи димової труби визначається з умови, що швидкість газів в цьому перерізі 01=1-2 м/с, т. е. , але не менш 0,8 м.

Температура газу у гирла труби залежить від рівня теплових втрат в трубі. градієнти температур Т, град/м складають 1÷1,5; 2÷3; 3÷4 відповідно на 1 м висоти труби цегляної, металевої футерованной і без футеровки. тоді .

Температура повітря біля основи труби Тв осн залежить від кліматичних умов і змінюється від 263 до 298 К. Середня температура повітря .

Для цегляних каналів =0,05, для металевих (без футеровки)- =0,03÷0,04. Величина  для димових труб зазвичай дорівнює 0,06.

Щільність повітря во и газу го приймаються для стандартних умов рівної го = 1,34 кг/м3, або розраховується за складом газу, во = 1,29 кг/м3.

Остаточно висота димаря вибирається з урахуванням санітарно-гігієнічних вимог щодо норм проектування промислових підприємств.

Труби не споруджуються висотою менше 16 м, при висоті будинків 15 м і більше у радіусі 200 м і висота труби висота труби вибирається не менше 45 м. ККД димових труб 0,1 - 0,2%.

2.3 Рух тіла в газовому середовищі.

Пневмотранспорт дисперсних частинок широко застосовується в теплоенергетичних установках. Диференціальне рівняння руху твердої частинки, їх вабить вертикальним висхідним потоком, має вигляд

де ч – швидкість частинки;

Fх – сила будь-якого опору, збігається з напрямком вектора швидкості,

тут  - щільність середи;

А – характерна площа перерізу тіла, дорівнює для сфери площі кола, обчисленої по діаметру; Сх- безрозмірний коефіцієнт будь-якого опору, що залежить від форди і положення обтічного тала, чисел Рейнольдса, Маха і Фруда. Для погано обтічних тіл експериментальна залежність має вигляд , FA -Архимедова сила; Fт - всі частинки; V ͚- швидкість потоку рідини.

У пневмотранспорті, де величиною FA зазвичай нехтують, т.е. .

Швидкість середовища повинно перевищувати швидкості висхідного потоку (швидкість витання – υB ), при якій частка залишається нерухомою, витає в каналі. У цьому випадку частка транспортується висхідним потоком, якщо швидкість середовища менше - випадає з нього. Умовою витання є FX = FT . Для частинок сферичної форми в умовах пневмотранспорту швидкість витання

при υcp-швидкість середи; d - діаметр сфери; ϒ- кінематична в’язкість середи.

Підставив Сх у формулу отримаємо , отримаємо - формулу Стокса.

При користуються формулою Клячко:

При для визначення можна скористатися графіком CX = f(Re [см.рис. 5.2].

Для знаходження швидкості витання необхідно попередньо задати або υB , або Rе, т.е. вирішити методом послідовних наближень.

Завдання спрощується, якщо скористатися виразом, що зв'язує число Архімеда (Аr.) з числом Рейнольдса

Ar = 3/4 Cx2.

Визначимо число Архімеда:

потім число Рейнольдса за співвідношеннями Re = Ar/18 при ; при.

Знаходимо швидкість витання

де φ - коефіцієнт форми, дорівнює I для сфери. В автомодельний області φ = 0,77; 0,66; 0,58; 0,43 відповідно для часток округлої форми, незграбних, довгастих, пластинчастих. Для частинок неправильної форми замість d потрібно підставляти еквівалентний діаметр умовного кулі, обсяг якого дорівнює обсягу частки неправильної форми: , где m - масса частицы.

Поверхневі аеродинамічні сили, що впливають на тіло, що рухається в рідині, в загальному випадку зводяться до головного вектору F̄ - аеродинамічній силі (силі опору середовища), яка для плоского руху розкладається на F̄x и F̄у - підйомну силу, нормальну до вектора швидкості потоку: , де Сy - коефіцієнт підйомної сили. Теоретичний розрахунок підйомної сили здійснюється за формулою Жуковського

де l - характерний розмір обтічного тіла; ρ, - щільність і швидкість набігаючого потоку; Г - циркуляція швидкості по конт ¬ ру, який охоплює обтічне тіло.

При русі частинки обертаються, що викликає підйомну силу (ефект Магнуса), яка душ частинки сферичної форми має вигляд ,

де u - відносна швидкість частинки ; w- кутова швидкість обертання частинки .

Приклад

Визначити сумарні втрати тиску на шляху руху продуктів згоряння від робочого простору нагрівальної печі до шибера (рис.2.2) і висоту цегляної труби, призначеної для видалення продуктів згорання з печі, при температурі навколишнього повітря TB = 293K з умовою, що тверді частинки діаметром d4- 0,1 мм, містяться в димі, випадають на землю на відстані l = 1500. м від труби при швидкості вітру – υB = 10 м/с. Щільність частинок ρ4 - 2000 кг/м3, а коефіцієнт будь-якого опору

Кількість продуктів згоряння 19165 м3/ч, щільність димових газів 1,28 кг/м3, розміри робочого простору печі 3,55 x2, 0 м2, температура диму в кінці печі 1223 К, температура диму в вертикальних каналах =1198 К, падіння температури диму в рекуператорі ∆Тр = 450 К. Температура диму перед трубою .

Розрахунок втрат тиску в димовому тракті

Втрати тиску у вертикальних каналах складаються з втрат на тертя, у опорах (поворот на 90° і зміна швидкості потоку при виході в канали) і на подолання геометричного дарування .

Швидкість руху газів в кінці печі складе v0= 19165/3600 • 3,55 • 2 = 0,75 м/с. Швидкість руху в вертикальних каналах приймаємо рівною v0верт = 2,5 м/с.

Тоді площа перерізу кожного каналу Fкан= 19165/3 • 3600 • 2,5 = 0,7 м2.

Розміри вертикальних каналів приймаємо наступними: довжина h = 1 м, ширина в = 0,8 м і висота Нверт= 3 м. Тоді наведений діаметр dпр=4F /П = 4·0,8·1,0 / 2(1,0+0,8) = 0,89 м.

Втрати тиску на тертя

Па

де для цегельних каналів λ =0,05; Tдверд 1198 К- середня температура в каналі.

Втрати тиску при повороті на 90 ° зі звуженням

де ξ = 1,7 (дод. 5, № 7 ) для випадку = 3·0,8/3,55 =0,67 иa/в1 = 1,0/3,55 = 0,28.

Втрати на подолання геометричного тиску

де ρво г/м3- щільність повітря при То =273 К та тиску 101,3 кПа,

Сумарні втрати тиску у вертикальних каналах ∆рверт= 2,96 + 2,74 + 26,73 = 32,43 Па.

Визначаємо втрати тиску при русі димових газів від вертикальних каналів до рекуператора, які складаються з втрат при повороті на 90 ° зі зміною перерізу з вертикальних каналів у борів, втрат на тертя і поворот на 90 ° в Борове без зміни перетину, тобто

Швидкість руху диму в Борове приймаємо vбо = 2,5 м/с. перетин кабана Fб = Vд/3600·vбо = 19165/3600·2,5 = 2,13 м2.

Ширину борова зберігаємо рівною довжині вертикальних каналів в=1,0 м. У цьому випадку висота борова hб = 2,13/1,0 = 2,1З м. Наведений діаметр борова dпр=4F /П = 4·2,13/2·(1+2,13) = 1,36 м.

Приймаються падіння температури диму рівним 2 К не І м довжини борова. При довжині борова від вертикальних каналів до рекуператора 11 м падіння температури диму дорівнює 22 К. Температура диму перед рекуператором Т1р1,= 1198 - 22 = 1176 К.

Середня температура диму в Борове Тбб=(1198+1176)/2 = 1187 К.

Втрати тиску на тертя

Потери давления при входе в боров

де ξ = 0,8 для випадку в21 = 2,13/08 = 3,04 (тут в2=hб = 2,13; в1= в) та h/ в1= 1,0/0,7 = 1,42 (див. дод. 5, №7). Значення ξ знаходиться інтерполяцією, вважаючи лінійний характер зміни

коефіцієнта місцевого опору між двома сусідніми значеннями.

Втрати тиску при повороті борова на 90 °

де ξ = 1,25·1,0·0,95 = 1,19 для h/ в =2,13 (див.дод. 5, № 6).

Сумарні втрати тиску на ділянці від вертикальних каналів до рекуператора

∆P1б = 7,03 + 14,04 + 20,70 = 41,77 Па.

Втрати тиску в рекуператорі складаються з втрат при раптовому розширенні на вході, втрат при раптовому звуженні на виході з рекуператора і втрат тиску при поперечному змиванні димом шахового пучка труб.

Розміри камери для установки рекуператора рівні 1,4x2,5 м2, діаметр труби d = 57 мм, S1=S2=2d. Температура диму на вході в рекуператор = 1176 К, на виході Середня температура диму в рекуператорі Тр = (1176 +726) / 2 = 951 К. Швидкість руху диму в рекуператорі прийнята рівною v0p = 4 м/с. Число рядів труб по глибині пучка n = 14. Втрати тиску при раптовому розширенні (зміна швидкості) при вході в рекуператор:

де ξ = 0,152 (дод. 5, №2) для F1/F2 = 1·2,13/(1,4·2,5)=0,61.

При поперечному омивання димом шахового пучка труб (дод. 5, №9)

= 1,0·0,86·12,26(14+1) = 158,15 Па

де Cs=1 (для S1 /d = S2/ d = 2); Cα = 0,86 (для d = 57 мм) та

∆Ргр = 12,26 Па (для tр = 678°С та дійсної швидкості vр = 4·951/273 = 13,93 м/с).

Втрати тиску при раптовому звуженні на виході з рекуператора

ξ = 0,26 (дод. 5, №4) для випадку F2/ F1 1,0·2,13/1,4·2,5 = 0,61, а швидкість руху дума в камері рекуператора за трубами 19165/(3600·1,4·2,5) =1,52 м/с.

Втрати тиску в рекуператорі

∆Ррек =2,62 + 158,15 + 1,02 = 161,79 Па.

Визначимо втрати тиску на ділянці від рекуператора до шибера. Приймаються падіння температури диму на цьому відрізку 1,5 К на 1м довжини борова (довжина борова 6 м). Тоді середня температура диму на цій ділянці Тд = (726+717)/2 - 721,5 К.

При тому ж перерізів кабана, що й до рекуператора, втрати на тертя складуть

Загальні втрати тиску при русі продуктів згорання від робочого простору до шибера

Па.

Розрахунок висоти димової труби. необхідної для створення тяги

Знаходимо площу перерізу гирла труби, приймаючи швидкість руху диму в гирлі дорівнює 3 м/с.

F2=Vд/v0,2 = 5,32/3,0 = 1,77 м2. Звідси діаметр гирла

Діаметр основи труби знаходимо із співвідношення d1 = 1,5d2 , т.е. d1 = 2,25 м.

Швидкість руху димових газів в підставі труби

Дійсне розрощення, створюване трубою, має бути на 20-40% більше втрат тиску при русі димових газів, тобто

= 1,3·238,39 = 309,82 Па

Для визначення температури газів в гирлі труби за графіком на ріс.5.3 орієнтовно приймаємо висоту труби Н = 40 м. Падіння температури для цегляної труби приймаємо рівним 1,0-1,5 К на 1м висоти труби: ∆Т = 1,25·40 = 50 К. Тоді температура газів в гирлі труби дорівнює Тг2 = 717 - 50 = 667 К, а середня температура газу

К.

Средний диаметр трубы

Тоді

Середня швидкість руху димових газів в трубі

υ̅0 = Vд / F = 5,32/2,76 = 1,93 м/с; λк.тр. = 0,05.

Подставляя полученные знпченил в формулу, получаем

Розрахунок висоти димової труби, необхідної для розсіювання твердих частинок

Випадання частинок відбувається під дією сили тяжіння. Частка здійснює складний рух: вона рухається в горизонтальному напрямку зі швидкістю V4 та під впливом сили тяжіння вниз зі швидкістю Voc, званої швидкістю осадження.

При цьому оскільки сили опору середовища врівноважують силу тяжіння, то рух частинки рівномірно і, отже, ця швидкість, може бути визначена за формулою.

задану відстань l = 1500 м повітря проходить за час

t = l/v = 1500 / 10 = 150 с.

Якщо вважати, що V4 = V , то саме за цей час частка повинна впасти на землю, почавши рух з висоти, що дорівнює висоті труби Н.

Визначаємо швидкість осадження частки за формулою

Оскільки за умовою задачі і враховуючи, що, то після підстановки і перетворенні отримаємо

, При t = 20°С ϒr= 15,06·10-6 м2/с.

Підставивши ці значення, отримаємо

Отже, необхідна висота димової труби Н =υосt = 0,57·150 = 85,57 м.

ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ

1. Зробити розрахунок складного трубопроводу і підібрати насосно - силове обладнання для подачі рідини "Р" з відкритого резервуара, в якому відмітка розрахункового рівня ↓ А в резервуар рів­нем ↓ С, знаходиться в будівлі цеху згідно заданими схемами насосних установок (мал.3.1, 3.3,..., 3.9). Відмітка осі насоса ↓ О.

2. Розрахувати опір димового тракту печі і визначити висоту димаря з урахуванням розсіювання пилу згідно зі схемою, зображеної на мал. 3.2.

Завдання 1

Схема установки

Рис. 3.1

Вихідні дані

а) Трубопровід

Параметри

Ед.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рідина "Р"

вода

масло маш.

вода

бензин

нефть

керосин

вода

глицер.

сп. етил

мас-ло вер.

Витрати Q 103

м3

12

10

60

70

50

30

25

20

40

15

Діаметр всмокт. тр. d1

мм

125

100

200

200

200

150

150

200

150

175

Діаметр нагніт.тр

d2

мм

100

75

150

150

150

100

100

150

125

150

d3

мм

50

100

200

250

100

60

75

60

200

89

Довжина всмокт. тр. l1

м

20

15

10

12

17

16

18

13

19

14

Довжина нагн. тр

l2

м

250

100

200

150

180

230

400

300

420

650

l3

м

120

150

50

80

20

150

300

100

80

150

Відмітка рівня рідини

A

м

110

105

100

102

80

90

85

92

97

115

C

м

122

120

115

112

102

105

93

120

117

130

Відмітка осі насоса 0

м

113

110

104

105

85

94

88

97

100

120

Температура рідини t

С

20

30

15

20

15

5

10

50

20

15

Матеріал труб

нов.ст.

чуг. нов.

ст. б/в

чуг. б/в

нов. ст.

алюм.

лат.

чуг. нов.

скло

керам.

Абсолютн. шорстк.

мм

0,1

0,3

1,0

2,0

0,2

0,2

0,15

0,5

0,1

0,3

Вільний. напір Hсв

м

5,0

9,0

15,0

10

40,0

8,0

6,0

12,0

42,0

10

Коліно (r/R')

-

0,5

0,4

0,3

0,3

0,7

0,1

1,0

0,6

0,8

0,9

б) Димовий тракт

Параметри

Од.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Витрати димових газів Q

м3

1,6

5,6

9,5

12

20

12

16

18

8

4

Температура димових газів у печі Tд

К

1573

1273

1373

1473

1173

1073

1200

1300

1400

1100

Зменшення температури димових газів

На 1 м довжини димового тракту Тl

К

3

4

2

3,5

4,5

5

1,8

2,4

2,6

3,4

У рекупера-торі

К

340

420

380

460

500

540

560

480

520

600

Швидкість руху димових газів

К каналах та борові Wк

м/с

2,8

1,8

2,8

3,0

4

3,2

3,4

3,8

3,2

2,2

У рекупера-торі Wp

м/с

4,8

6,5

12

14

17

14

12,6

16

8

6

Довжина ділянок борова

l1

м

10

16

22

13

25

18

6

13

18

25

l2

м

12

14

10

18

20

30

8

7

23

25

l3

м

20

26

15

10

26

12

4,5

20

10

15

Камера рекуператора

Площа Fp

м2

2

4

8

8,5

12

9

8

10

7,5

3,8

Число рядів труб n

шт.

10

20

24

26

38

24

30

36

22

18

Діаметр труб d

мм

45

54

60

70

89

70

83

89

60

54

Відстань від димової трубы L10-3

м

3

2

5

6

8

10

12

4

6,5

7

Швидкість вітру Wв

м/с

5

10

15

20

25

30

12

10

14

8

Температура навколишнього повітря t

С

-20

25

-30

5

10

-35

35

-10

-5

0

Завдання II

Схема установки

Рис. 3.3

а) Трубопровід

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рідини “Р”

Бенз.

Глиц.

Вода.

Нефть.

спирт

масло

Керос.

вода

Масло маш

нефть

Витрати Q·103

м3/c

20

16

35

80

27

18

42

50

23

100

Діаметр вс. Тр. d1

мм

125

150

175

250

150

275

175

150

200

300

Діаметр нагн. Тр.

мм

100

100

150

200

100

225

125

125

150

250

50

50

75

100

50

130

70

83

70

89

120

150

100

140

100

150

125

140

120

160

Довж. вс. Тр.

l1

м

21

17

18

15

24

16

19

20

22

25

Довж. вс. Тр.

l2

м

350

430

500

400

375

870

230

320

680

520

l3

100

40

200

50

150

300

80

90

70

300

l4

200

300

400

100

300

600

160

170

140

600

Відмітка рівня рідини ↓ А

М

103

100

98

105

102

108

110

104

107

120

Відмітка рівня рідини ↓ C

М

115

125

110

125

116

128

135

126

132

143

Відмітки осі насосу ↓ 0

М

106

104

101

109

107

111

114

110

112

124

Температура рідини, t

0С

15

50

20

15

20

20

15

15

30

15

Матеріал труб

Ст. б/у

Чуг. Нов.

Чуг. б/у

Ст. Нов.

Алюмін.

Латунь.

Нов.чуг

Ст. б/у

Нов. чуг

Керам.

Абсолютна шорсткість ∆

мм

2

0,3

3

0,15

0,4

0,1

0,2

1

0,4

2

Вільний напір Нсв

м

8,5

12

8

10

6

20

15

18

35

11

Коліно (r/R)

0,1

0,2

0,7

0,3

0,8

0,4

0,9

0,5

1

0,6

Коефіцієнт опору

ξ1

0

20

5

3

10

15

0

12

18

2

ξ2

30

2

10

12

8

4

13

0

2

15

ξ3

10

12

8

14

9

11

8

10

13

14

б) Димовий тракт

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Витрати димових газів Q

м3/c

12

8

16

4

10

5,2

14

18

6

2

Температура димових газів в печі Тп

к

1150

1250

1373

1073

1673

1423

1223

1473

1173

1323

Зменшення темпратури димових газів

На 1м димового тракту Тl

2,5

3,5

3,8

4,6

4,2

3,4

2,8

3,2

3,6

4,4

В декуп. Тр

450

470

420

380

360

320

340

520

560

620

Швидкість руху димових гзів

В каналах та борові Wк

м/c

3,2

4,2

3,8

2,6

4,4

4,6

5,2

2,9

3,6

4,5

В рекуператорі Wр

5,2

6,4

11

15

13

15

10,5

12,4

7

5,6

Довжина ділянки борова

l1

М

12

20

25

10

12

18

24

12

24

10

l2

16

18

26

6

10

16

12

22

16

16

l3

18

26

12

14

12

20

22

18

14

18

Камера рекуператора

Площа Fp

м2

8

6

10

3,2

8

3,4

9

12

3,2

2,8

Число рядів труб n

шт

32

20

35

16

25

18

36

40

18

12

Діаметр труб d

мм

70

54

89

54

70

54

83

89

54

45

Відстань от дим. труби L·103

М

4

3

2

5

6

7

8

10

12

8

Швидкість вітру WB

м/c

10

20

30

25

35

15

5

10

25

8

Температура навколишн.повітря t

оС

-30

-35

-20

-10

-5

0

10

25

30

35

Мал 3.4

а) Трубопровід

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рідина “Р”

Спирт этил.

Вода.

Керос.

Масло маш

спирт

Нефть.

М.тран.

вода

Глиц.

нефть

Витрати Q·103

м3/c

25

40

20

16

50

70

15

30

40

100

Діаметр вс. Тр. d1

мм

125

175

100

150

175

225

150

150

200

250

Діаметр нагн. Тр.

мм

100

150

75

125

150

175

100

100

150

200

200

250

120

170

200

70

120

200

60

100

Довж. вс. Тр.

l1

м

27

22

23

14

25

16

18

20

26

15

Довж. вс. Тр.

l2

м

200

300

150

250

450

380

170

190

540

120

l3

300

350

200

310

500

400

210

250

650

220

Відмітка рівня рідини ↓ А

М

150

142

157

145

151

140

153

148

155

143

Відмітка рівня рідини ↓ C

М

172

162

164

157

169

149

176

248

180

163

Відмітка осі насоса ↓ 0

М

155

146

160

148

156

144

158

153

159

147

Температура рідини, t

0С

20

10

15

30

20

15

20

17,5

50

15

Матеріал труб

скло

Н.ст

Чуг.б/у

Н чуг.

Ст.б/у

керам

Ст.б/у

Чуг.б/у

Лат.

Алюм.

Абсолютна шорсткість ∆

мм

0,1

0,2

3

0,3

1

0,5

1,5

2

0,2

0,25

Вільний напір Нсв

м

28

41

6

27

40

15

17

60

35

18

Коліно (r/R)

0,5

0,9

1

0,4

0,3

0,8

0,7

0,1

0,2

0,6

Коефіцієнт опору

ξ1

0

3

4

5

1

10

2

0

20

1

ξ2

10

12

8

14

10

12

14

9

11

13

ξ3

15

30

20

10

5

1

3

8

4

0


Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Витрати димових газів Q

м3/c

9,5

12

14

16

10

8

6

5

4

17

Температура димових газів в печі Тп

к

1200

1673

1073

1523

1340

1623

1523

1273

1323

1473

Зменшення температури димових газів

На 1м димового тракту Тl

1,8

2

2,2

3,4

2,6

3,2

3,8

4

2,8

2,4

У декуп. Тр

450

420

380

360

340

320

650

540

540

520

Швидкість руху димових газів

У каналах та борові Wк

м/c

2

2,2

3,2

2,4

3,4

2,6

3,6

2,8

3,8

4

У рекуператорі Wр

8

10

12

16

14

7,5

6,5

6

4,5

15

Довжина ділянок борова

l1

М

10

25

19

40

18

40

50

32

28

6

l2

15

13

21

25

25

10

18

28

22

12

l3

8

4

15

30

10

12

6

13

20

18

Камера рекуператора

Площа Fp

м2

8,5

9

10

12

8

7,5

6

5

4

11

Число рядів труб n

шт

24

26

28

30

24

22

18

14

16

38

Діаметр труб d

мм

45

70

83

89

70

70

60

54

45

89

Відстань від дим. труби L·103

М

5

6

8

10

12

9

7

4

7

9

Швидкість вітру WB

м/c

25

30

10

5

4

16

18

20

24

22

Температура навколиш.повітря t

оС

-30

-40

-10

-5

10

5

25

-35

20

0

б) Димовий трак

Схема установки

Мал. 3.5

а) Трубопровід

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Витрати димових газів Q

м3/c

5,3

1,4

11

8,5

5,5

2,2

16,5

19,5

2,2

2,7

Температура димових газів у печі Тп

к

1320

1440

1560

1280

1120

1070

1380

1490

1640

1520

Зменшення температури димових газів

На 1м димового тракта Тl

3

2

4

2,5

3,5

4,5

3

1,4

1,5

1,7

У декуп. Тр

460

500

650

420

380

300

480

520

700

610

Швидкість руху димових газів

У каналах та борові Wк

м/c

2,6

1,5

5

4

2,2

6

4,5

3,5

1,7

3

У рекуператорі Wр

6

5,5

15,5

8,5

4,2

16,8

14,8

15

8

3,8

Довжина ділянок борова

l1

М

5

13

8

14

12

18

20

30

16

15

l2

7

4

10

8

18

12

15

20

14

25

l3

8

5

12

10

25

16

18

40

8

30

Камера рекуператора

Площа Fp

м2

3,75

1,5

7

6

4,5

13

10

12

2

3,2

Число рядів труб n

шт

16

10

25

20

16

40

30

35

12

14

Діаметр труб d

мм

50

45

60

54

70

89

83

89

54

45

Відстань від дим. труби L·103

М

1

3

4

2

6

7

5

1,5

3

3,5

Швидкість вітру WB

м/c

8

10

12

14

16

25

13

20

18

5

Температура навколишн.повітря t

оС

20

30

10

-10

25

-15

20

-20

35

-25

б) Димовий тракт


Завдання У


Схема установки


Рас, 3.6


Вихідні данні

а) Трубопровід

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рідина “Р”

М каст.

бензин

Вода.

Глиц.

Керос.

Спирт єтил.

Масло маш.

Нефть.

вода

М.тран.

Витрати Q·103

Qп·103

м3/c

24

125

80

38

90

46

20

100

55

35

10

100

40

30

50

38

10

60

35

20

Діаметр вс. Тр. d1

мм

175

250

200

275

175

150

150

200

225

250

Діаметр нагн. Тр.

мм

150

200

150

250

125

125

100

175

200

225

200

150

200

150

110

150

120

100

210

200

100

89

100

120

60

200

250

70

150

120

Довжина вс. тр.

l1

м

12

19

17

22

13

24

18

1

25

21

Довжина вс. тр.

l2

м

490

200

370

580

350

400

480

740

210

360

l3

250

100

180

300

180

200

240

350

100

200

l4

200

80

100

260

140

160

200

300

80

100

Відмітка рівня рідини ↓ А

М

150

101

117

140

153

104

100

115

130

120

Відмітка рівня рідини ↓ C

М

175

109

147

162

170

122

114

135

150

137

Відмітка осі насоса ↓ 0

М

156

104

121

143

157

107

105

119

133

124

Матеріал труб

Ст. б/у

Ст.нов.

Чуг. б/у

Чуг.нов.

скло

медь

пластмас

Алюмін.

Керам.

Лат.

Абсолютна шорсткість ∆

мм

1

0,15

3

0,3

0,1

0,2

0,3

0,25

0,4

0,2

Вільний напір Нсв

м

30

12

120

25

8

70

20

18

35

23

Коліно (r/R)

0,9

0,2

0,6

0,3

0,1

0,7

0,4

0,8

0,5

0,1

Температура рідини, t

0С

20

15

10

30

25

20

30

15

10

20

Коефіцієнт опору

ξ1

10

12

14

10

12

13

9

8

11

15

ξ2

5

4

3

2

8

1

0

6

2

3

ξ3

15

30

20

25

22

14

18

21

31

28


Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Витрати димових газів Q

м3/c

11

20

18

14

5

6

17

8

19

10

Температура димових газів у печі Тп

к

1300

1400

1500

1600

1200

1100

1250

1173

1273

1073

Зменшення температури димових газів

На 1м димового тракта Тl

4

3

2

1,5

2,5

3,5

2,8

1,8

3,5

2

У декуп. Тр

450

350

550

380

480

520

500

600

620

440

Швидкість руху димових газів

У каналах та борові Wк

м/c

3

2

5

6

4

3

2,6

3,8

4,2

5

У рекуператорі Wр

7

8

9

10

12

14

13

2,8

16

17

Довжина ділянок борова

l1

М

6

8

12

10

20

25

10

30

7

25

l2

7

12

14

12

15

18

14

20

12

20

l3

10

20

18

16

10

19

16

8

35

14

Камера рекуператора

Площа Fp

м2

9

16

13

11

4

5

14

6

15

8

Число рядів труб n

шт

24

32

24

26

18

24

26

20

28

22

Діаметр труб d

мм

83

89

89

70

54

54

89

45

89

60

Відстань від дим. труби L·103

М

2

4

5

6

7

8

10

6,5

8,5

9

Швидкість вітру WB

м/c

5

6

10

15

20

25

14

18

25

22

Температура навкол.пов t

оС

30

35

-10

-15

-20

-30

-5

10

40

38

б) Димовий тракт

Завдання УІ Схема установки

а) Трубопровід

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рідина “Р”

Бензин

Вода.

Глиц.

М вер.

Спирт этил.

Нефть.

Масло маш

Керос.

вода

М.тран.

Витрати Q·103

Qп·103

м3/c

110

23

18

16

38

45

12

28

14

20

30

7

6

8

20

22

4

10

5

12

Діаметр вс. тр. d1

мм

250

150

200

175

150

200

100

150

125

250

Діаметр нагн. тр.

мм

200

100

175

150

125

150

5

125

100

200

150

120

150

100

120

175

120

100

150

175

100

90

70

90

80

110

90

70

80

100

Довж. вс. тр.

l1

м

23

20

16

16

21

18

19

22

25

17

Довж вс. Тр.

l2

м

480

370

400

600

450

200

120

250

230

850

l3

400

300

450

500

500

300

200

350

320

700

l4

200

150

220

250

150

160

100

120

160

320

Відмітка рівня рідини ↓А

М

102

105

110

100

115

120

108

114

118

122

Відмітка рівня рідини ↓C

М

123

113

128

115

125

142

123

129

130

142

Відмітка осі насоса ↓0

М

106

108

115

105

118

125

113

118

121

125

Температура рідини, t

0С

15

10

50

15

20

15

30

15

20

20

Матеріал труб

Ст.нов

Чуг.нов

Лат.

ст. б/у

Чуг. б/у

керам

медь

Ст. б/у

Чуг. б/у

скло

Абсолютна шорсткість ∆

мм

0,2

0,3

0,15

1

2

3

0,4

1,5

2,5

0,1

Вільний напір Нсв

м

8

5

10

12

40

35

9

11

6

20

Коліно (r/R)

0,6

0,1

0,9

0,4

0,2

0,5

0,7

0,3

0,8

1

Коефіцієнт опору

ξ1

0

10

3

15

30

20

1

2

4

5

ξ2

0

5

2

10

15

8

1

1

2

3

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Витрати димових газів Q

м3/c

4,4

2

13

7,4

9,5

16

17

18

2,9

2

Температура димових газів у печі Тп

к

1440

1320

1200

1000

1100

1380

1520

1400

1520

1280

Зменшення температури димових газів

На 1м дымового тракта Тl

2

3

4

1,5

38

1,8

4,5

2,5

1,7

2,2

У декуп. Тр

500

460

420

300

650

480

520

700

610

380

Швидкість руху димових газів

У каналах та борові Wк

м/c

2,8

1,5

2,6

4,2

3,5

8,2

6,5

7

2,8

3

У рекуператорі Wр

3,2

2,5

3,6

5

4

8,7

7

7,5

3,2

5,5

Довжина ділянок борова

l1

М

6

12

10

16

10

20

30

10

15

22

l2

8

12

4

25

18

8

32

25

16

28

l3

5

8

10

30

18

20

4

20

13

18

Камера рекуператора

Площа Fp

м2

2

3

8

6

2,5

14

11

13

3,2

2

Число рядів труб n

шт

10

16

28

20

18

35

32

40

14

16

Діаметр труб d

мм

54

45

83

60

50

89

89

83

50

45

Відстань від дим. труби L·103

М

2

4

5

3

7

6

10

8

10

12

Швидкість вітру WB

м/c

10

15

20

25

12

27

18

5

4

14

Температура навколиш.пов t

оС

30

40

10

-10

-20

-30

75

20

18

0

б) Димовий тракт

Схема установки. Завдання УП

Мал.3.8

а) Трубопровід

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рідина “Р”

Глиц

Масло каст.

Вода.

М.тран.

нефть

бензин

Масло маш

Керос.

вода.

Спирт етил.

Витрати Q·103

Qп·103

м3/c

14

30

24

20

75

22

21

45

54

25

40

60

25

10

30

50

10

40

60

15

Діаметр вс. тр. d1

мм

150

225

125

275

250

125

200

175

175

150

Діаметр нагн. тр.

мм

100

200

100

250

200

100

150

125

150

100

200

300

150

200

280

150

250

200

190

200

70

100

90

100

140

70

100

70

120

150

Довж вс. тр.

l1

м

20

22

18

15

17

25

21

24

16

14

Довж вс. тр.

l2

м

200

300

250

400

150

160

200

100

150

200

l3

450

700

230

800

370

320

750

200

300

350

l4

100

200

150

200

70

50

150

30

50

120

Відмітка рівня рідини ↓А

М

130

125

120

112

110

115

105

108

127

120

Відмітка рівня рідини ↓C

М

145

133

135

132

130

127

130

133

149

128

Відмітка осі насоса↓0

М

127

121

115

108

107

113

103

106,5

126

117

Температура рідини , t

0С

50

50

20

20

15

15

30

15

15

20

Матеріал труб

Ст.нов

Чуг.нов

лат

керам

ст. б/у

чуг. б/у

медь

стекло

Ст.нов

Чуг. нов

Абсолютна шорсткість ∆

мм

0,2

0,5

0,15

0,4

2

3

0,1

0,15

0,1

0,3

Вільний напір Нсв

м

10

7

12

18

9

8

30

14

15

5

Коліно (r/R)

0,4

0,3

0,2

0,1

0,5

0,6

0,7

0,8

1

0,9

Коефіцієнт опору

ξ1

12

10

8

14

15

11

13

15

8

10

ξ2

0

5

8

2

3

1

5

4

15

0

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Витрати димових газів Q

м3/c

10

12

13

4

3,5

6,5

7,5

8,5

9

10

Температура димових газів у печі Тп

к

1600

1700

1800

1200

1300

1150

1400

1473

1273

1573

Зменшення температури димових газів

На 1м димового тракту Тl

4

1,8

2,2

3,2

3

2,6

2,4

1,7

3

3,5

В декуп. Тр

270

340

560

680

460

400

380

420

580

420

Швидкість руху димових гзів

У каналах та борові Wк

м/c

2

2,5

4,2

3,8

5

3,6

4

1,7

3

3,5

В рекуператорі Wр

8

10

12

9

14

7

15

8,5

6

7

Довжина ділянок борова

l1

М

10

7

18

14

25

16

18

30

15

20

l2

12

6

10

16

13

25

20

12

16

30

l3

13

20

12

9

18

19

12

7

17

18

Камера рекуператора

Площа Fp

м2

8

9

10

6

5,4

4,8

5,5

7

6

12

Число рядів труб n

шт

40

35

45

30

28

37

32

36

40

65

Діаметр труб d

мм

89

89

83

54

45

54

60

83

70

89

Відстань від дим. труби L·103

М

2

3

4

6

7

5

3,5

2,8

4,5

5

Швидкість вітру WB

м/c

10

12

8

15

14

20

25

6

14

18

Температура навколиш.пов t

оС

-10

-30

20

30

10

-40

40

28

-18

5

б) Димовий тракт

Завдання УШ

Схема установки

а) Трубопровід

Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Рідина “Р”

нефть

Спирт этил.

Вода.

Бензин

Масло маш

Керос.

М.тран.

вода

Глиц.

М каст.

Витрати Q·103

Qп·103

м3/c

60

42

130

100

15

100

28

62

20

25

100

80

150

70

30

120

14

100

15

30

Діаметр вс. тр. d1

мм

200

175

300

225

150

225

275

175

200

250

Діаметр нагн. тр.

мм

200

150

220

150

200

250

200

250

100

180

150

125

250

200

125

200

225

150

175

200

150

200

350

100

250

100

150

150

150

100

100

50

150

70

100

150

120

100

220

150

Довж вс. тр.

l1

м

20

15

22

19

23

21

16

24

18

17

l2

400

350

500

450

200

600

700

550

300

750

l3

200

160

250

230

150

300

350

300

150

400

l4

300

220

200

340

310

410

240

400

450

450

l5

400

320

400

440

250

500

600

500

310

650

Відмітка рівня рідини ↓ А

М

140

125

135

110

105

115

117

120

130

112

Відмітка рівня рідини ↓ C

М

160

135

160

131

120

145

137

155

148

121

Відмітка осі насоса ↓0

М

144

128

139

114

110

105

120

124

134

115

Температура рідини , t

0С

15

20

15

10

30

15

20

10

50

40

Матеріал труб

Ст.нов

керам

Чуг.нов

лат

скло

алюминий

ст. б/у

чуг. б/у

Ст.нов

Чуг. нов

Абсолютна шорсткість ∆

мм

0,15

0,3

0,2

0,1

0,1

0,2

2

3

0,25

0,3

Вільний напір Нсв

м

30

35

320

10

12

15

25

120

10

8

Коліно (r/R)

0,2

0,1

0,3

0,5

0,4

0,7

0,6

0,8

1

0,9

Коефіцієнт опору

ξ1

30

20

10

5

2

1

0

5

8

12

ξ2

0

6

3

15

20

15

30

0

12

20

ξ3

5

9

0

20

8

10

15

6

8

4


Параметри

Одиниця

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Витрати димових газів Q

м3/c

10

20

35

4

15

6

3,7

8

9

16

Температура дымовых газов в печи Тп

к

1300

1400

1100

1500

1600

1000

1550

1450

1150

1200

Зменшення температури димових газів

На 1м димового тракта Тl

2

3

1,5

2,5

3,5

1,7

2

1,5

2,5

4

В декуп. Тр

350

450

550

650

700

300

400

500

600

370

Швидкість руху димових газів

В каналах та борові Wк

м/c

1,5

4

3

3,5

4,5

2,5

4

6

5

2,8

В рекуператоре Wр

10

15

12

5

16

17

8

6

4,5

5

Довжина ділянок борова

l1

М

7

15

14

20

18

23

16

25

30

35

l2

6

9

10

12

8

28

18

10

12

13

l3

5

12

16

22

18

9

12

15

21

17

Камера рекуператора

Площа Fp

м2

8

12

3

3,8

9

5

4

7

6

10

Число рядів труб n

шт

30

40

12

16

35

20

14

24

26

37

Діаметр труб d

мм

83

89

45

50

83

54

45

70

54

89

Расстояние від дим. труби L·103

М

2

3

4

5

6

7

8

3,5

10

12

Швидкість вітру WB

м/c

10

12

15

5

18

25

20

15

16

14

Температура навколиш.повітря t

оС

-10

5

-15

10

-20

15

-30

25

-35

30

б) Димовий тракт

Додатки

Додаток 1

Кінематичні коефіцієнти в'язкості і об'ємні ваги деяких рідин

Рідина

Об'ємна вага, кг/м3

Кінематичний коефіцієнт в'язкості   106 м2/с за температури, С

0

10

15

20

30

50

Вода

1000

1,78

1,31

1,14

1,01

Бензин

680-720

0,98

0,73

0,54

Керосин

790-820

40

25

1,5

Глицерин

1249

4400

2250

970

140

Масло трансформ.

887-896

80

17

9,6

Масло касторове

960

1040

133

Масло машинне

886-916

115

75

29

Масло веретенне

880-896

50

26

12

Нафта

830-930

8,7

Гліцерин безводний

1226

410

Спирт етиловий

770

1,51

Додаток 2

Коефіцієнти місцевих опорів в трубопроводах

  1. засувка клінчата:

h/d

1

7/8

6/8

4/8

3/8

2/8

1/8

0

0,07

0,26

2,06

5,52

17,0

97,1

  1. Плавний поворот (коліно)

r/R’

0,1

0,3

0,4

0,5

0,7

1,0

0,13

0,16

0,21

0,29

0,61

1,98

  1. Кран вентильний (при повному відкритті)

d, мм

13

25

50

100

10,8

6,1

4,6

4,1

  1. Всмоктуючий клапан (з сіткою)

dвс, мм

40

70

100

150

200

12,0

8,5

7,0

6,5

5,2

Додаток 3

Значення величин розхідних характеристик К для круглих труб, підрахованих за повною формулою академіка Н. Н. Павловського при n = 0,012

d, м

С

К, м32

0,05

44,79

0,00987

0,0391

0,075

47,45

0,0287

0,0349

0,100

49,46

0,0614

0,0321

0,125

51,07

0,111

0,301

0,150

52,42

0,179

0,0286

0,200

54,62

0,384

0,0263

0,250

56,40

0,692

0,0247

0,300

57,90

1,121

0,0234

0,350

59,18

1,684

0,0224

0,400

60,31

2,397

0,0216

Додаток 4

Вид труби

Стан

 , ММ

Сталеві

Безшовні:

нові

0,02-0,07

після експлуатації

0,2-0,5

Зварені:

нові

після експлуатації

0,04-0,1

помірно заіржавіла

0,1-0,15

стара заіржавіла

1,0

Теплофікаційні

З малою корозією

0,1-0,2

З помірною корозією

0,3-0,7

Чавунні

Нові

0,25-0,42

Колишні в експлуатації

0,5-1,5

Сильно корродировані

ДО 3,0

Магістральні

газопроводи

Один рік експлуатації

0,12

0,5

Мідні, латунні, свинцеві,скляні, алюмінієві,

0,0015-0,01

0,015-0,06

бетонні

Середньої шорсткості

1,5

Грубої шорсткості

3,0

залізобетонні

0,5

асбоцементні

Нові

0,05-0,1

Після експлуатації

0,6

Цегляна кладка

На цементному розчині

0,8-6,0

Покрита глазур'ю, шлаком

0,45-30,0

Рукава та шланги гумові

0,03

Додаток 5

Коефіцієнт місцевих опорів

Схема

коефіцієнт опору

примітки