1) От хранилища до входа в теплообменник;

2) Движение жидкости в теплообменнике;

3) От теплообменника до входа в реактор.

На всех участках разная средняя температура, поэтому и разные свойства жидкости. Чтобы лучше представить и правильно произвести расчёт заполним таблицу 1.

Таблица 1 – Данные для расчёта потерь напора на участках сети

Учас- ток

t, ^0C

ρ, кг/м^3

Vc, м^3/с

d, м

l, м

w, м/с

μ, Па*с

Re

∑ ξ

λ

hгеом, м

ΔР, Па

hсети м

1

2

3

2.1.1 Перевод массового расхода жидкости к объёмному

В расчетах используется объемный расход жидкости V_c, м³/с.

Перевод осуществляется по формуле:

V_c = G/(3600* ρ_см) (13)

V_c = 30000/(3600*865,5) = 0,0096 м³/с.

2.1.2. Определение ориентировочного диаметра трубопровода

По таблице [2, с.17] выбираем скорость движения в напорном трубопроводе w = 2 м/с.

Средний диаметр трубопровода можно определить по формуле:

d = (4* V_c/π*w)^0,5 (14)

d = (4*0,0096/3,14*2)^0,5 = 0,078 м.

Аналогично для температуры на 3-м участке.

2.1.3. Выбор стандартного диаметра трубопровода

Промышленность выпускает гостированный сортамент труб, среди которых необходимо выбрать трубы с диаметром наиболее близким к расчетному (пункт 3.4.). Обозначаются трубы d_н х δ, где d_н – наружный диаметр трубы, мм; δ – толщина стенки трубы, мм. При этом внутренний диаметр трубы d_вн = d_н – 2* δ.

Гостированные размеры труб по ГОСТ 8732-78 составляют следующий ряд, мм: 14х2; 18х2; 25х2; 32х2,5; 38х2,5; 45х3; 57х3; 76х3,5; 89х4,5; 108х4,5; 133х4; 159х4,5; 219х6; 272х7; 325х8; 377х10; 426х11; 465х13.

Согласно пункта 3.4. внутренний размер трубы 78 мм, тогда наружный размер d_н = 78 + 2*4,5 = 98 мм. Наиболее близкая по размерам труба 89х4,5 мм. Гостированный внутренний диаметр 80 мм, поэтому эквивалентный диаметр примем d_э = 0,080 м.

Для штуцера подающего пар диаметр труб будет:

d_ср = (4*0,13/3,14*20)^0,5=0,091 м.

d_э = 108x4,5 мм

2.1.4. Уточнение скорости движения жидкости

Выразим скорость движения жидкости:

w = 4* V_c/(π* d_э²) = 4*0,0096/(3,14*(0,08)²) = 1,91 м/с.

2.1.5. Определение режима движения жидкости

Режим движения жидкости определим по уравнению Рейнольдса:

Re = W* d_э * ρ_см /μ_см = 1,91*0,08*865,5/0,62*10^-3 = 213303,87.

Плотность при 20⁰C, кг/м³

ρ_толуол=866 кг/м³; ρ_{п-ксилол}=866 кг/м³

ρ_см=(866+865)/2=865,5 кг/м³

Вязкость при 20⁰, мПа/с

μ_толуол=0,6 мПа/с; μ_{п-ксилол}=0,64 мПа/с

μ_см=(0,6+0,64)/2=0,62 мПа/с

Режим движения развитый турбулентный.

2.1.6. Определение коэффициента гидравлического сопротивления

Примем среднее значение шероховатости l = 0,2 мм, тогда относительная шероховатость составит ε = l/ d_э = 0,2/80 = 0,0025.

Проверим условие Re ≥ 220*ε ^-1,125.

220*(0,0025)^-1,125 = 186097,34, т.е. меньше Re = 213303,87. Область движения автомодельная и коэффициент гидравлического сопротивления:

1/ λ^0,5 = 2*lg(3,7/ε) = 2*lg(3,7/0,0025) = 6,34. Откуда λ = 0,025.