2.1.7. На выходе из теплообменника

Плотность смеси при 111⁰С, кг/м³

ρ_толуол=777 кг/м³; ρ_{п-ксилол}=786 кг/м³;

ρ_см = 777+786/2=781,5 кг/м³;

Объемный расход жидкости

V_c = 30000/(3600*781,5) = 0,011 м³/с;

Средний диаметр трубопровода

d_ср = (4*0,011/3,14*2)^0,5 = 0,084 м;

Примем диаметр трубопровода

d_э=0,080м

Вязкость смеси при 111⁰С, Па/с;

μ_толуол=0,251*10^-3 Па/с; μ_{п-ксилол}=0,28*10^-3 Па/с;

μ_см = 0,266*10^-3 Па/с;

w = 4*0,011/(3,14*(0,08)²) = 2,19 м/с;

Re = 2,19*0,08*781,5/0,266*10^-3 = 514732;

Re ≥ 220*ε ^-1,125 = 220*(0,0025)^-1,125 = 186097,34;

1/ λ^0,5 = 2*lg(3,7/0,0025) = 6,34;

λ = 0,0025.

Рисунок 2 – Схема установки.

2.1.8. Нахождение коэффициентов местных сопротивлений

С учетом того, что [2, с.520] коэффициенты местных сопротивлений следующие:

- расхождение потока ξ_расх = 20,5;

- схождение потока ξ_сх = 4,8;

- вентиль нормальный ξ_вен = 4,7;

- вход в трубу из хранилища ξ_вх = 0,5

- выход из трубы в аппарат ξ_вых = 1;

- измерительная диафрагма (при m = (d_э/D)² = 0,3, то ξ_д = 18,2);

- вход и выход из решетки теплообменника ξ_вх = 1,5;

- вход и выход из теплообменника в трубу ξ_вых = 1.

- колено ξ_кол = 0,62

∑ ξ_{мс уч1} = ξ_тр + 4*ξ_вен + 2*ξ_кол + ξ_д + ξ_расш + ξ_расх = 0,45 + 4*4,7 + 2*1,1 + 18,2 + 2*0,81+20,5 = 61,77.

∑ ξ_{мс уч2}= 2*(ξ_{вх в тепл} + ξ_{вх в реш}+ ξ_{вых в тепл}+ ξ_{вых в реш}) = 2*(1,5+1,5+1+1)= 10

∑ ξ_{мс уч3}= 4*ξ_кол+3*ξ_вен+ξ_сх+2*ξ_суж+ξ_вх=4*1,1+3*4,7+4,8+2*0,45+0,81 = 25,01

Геометрическая высота подъема смеси 20 м.

2.1.9. Определение полной потери напора в трубопроводе

Сумма всех длин участков трубопровода 53 м, Р₁ = Р₂.

Тогда потери напора на 1 участке при l=9

ΔР₁ = (1 + λ * I/ d_э + ∑ ξ_мс)* (ρ*W² /2) + ρ*g*h_геом + (Р₂ – Р₁) = (1 + 0,025 * 9/0,08 + 61,77) * 865,5*1,91²/2 = 103536,09 Па

Потери напора на 2 участке при l=14

ΔР₂ = (1 + 0,0425* 14/2,1*10^-2 + 10) * 822+0,26²/2 = 2020,98 Па

Потери напора на 3 участке при l=30

ΔР₃ = (1+0,025* 30/0,08+25,01) * 781,5+2,19²/2 *781,5*9,81*20 = 155239,76 Па

ΔР_сети = ΔР₁ + ΔР₂ + ΔР₃ = 103536,09 + 2020,98 +155239,76 = 260796,83 Па.

Из соотношения ΔР_сети = ρ*g*h определим

h_{сети 1} = ΔР_сети/ (ρ*g) = 103536,09/(865,9*9,81) = 12,19 м

h_{сети 2} = 2020,98/(822*9,81) = 0,25 м

h_{сети 3} = 155239,76/(781,5*9,81) = 20,25 м

h_сети = 12,19+0,25+20,25=32,69 м

2.2. Построение характеристики трубопроводной сети

Будем считать, что характеристика сети представляет собой правильную параболу, выходящую из точки с координатами V_c = 0; h на которой известна точка с координатами V_c = 34,66 м³/ч и h_сети = 32,69 м. Найдем коэффициент параболы.

Общее уравнение параболы у = а*х² + b. Подставив значения имеем

32,69 = а*34,66² + 20. Тогда а = 0,0106.

Возьмем несколько значений объемной производительности и определим напор h_сети.

Данные сведем в таблицу 2.

Таблица 2 – Зависимость напора сети от производительности насоса

Производительность, м^3/ч	Напор сети, м	Напор насоса, м
26	27,17	37
28	28,3	38
30	29,54	38,5
32	30,85	38,8
34	32,25	39
34,66	32,69	39,1
36	33,74	39,2
38	35,31	39,3
40	36,96	39,4
42	38,7	39,2
44	40,52	38,8
46	42,43	38,5
48	44,42	38,3
50	46,5	38

По полученным точкам строим характеристику сети (линия 1 на рисунке 2).

Рисунок 2 – Совмещение характеристик сети и насоса:

1 – характеристика сети; 2 – характеристика насоса; 3 - расчетная точка; 4 – рабочая точка.