2 расчет и разработка технологического процесса монтажа 1 Расчет системы
![]()
|
2 РАСЧЕТ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА МОНТАЖА 2.1 Расчет системы Основным видом течения жидкости в трубопроводах судовых систем является турбулентное. Ламинарный режим течения наблюдается в трубопроводах, транспортирующих жидкости, обладающие значительной вязкостью (мазут, масло, нефть и др.). Как известно, ламинарный режим течения наблюдается при числе Рейнольдса Re <2300, тогда как турбулентный режим при Re> 2300. 2.1.1 Определение расчетных участков трубопровода системы Расчетная схема участка системы охлаждения показана на рисунке 2.1. Исходные данные для расчета являются. Скорость движения жидкости на всех участках системы охлаждения принимается v=1,85 м/с. Материал трубопроводов системы охлаждения выполнен из углеродистой стали 20 ГОСТ 10704-91, типоразмер труб на всех участках составляет 140х4 (ДУ 125). На рисунке 2.1 расположено три расчетных участка: - участок 1–2 от крана запорного проходного до фильтра забортной воды включительно; - участок 2–3 от фильтра забортной воды до электронасоса БЭН-242 включительно; - участок 3–4 от электронасоса БЭН-242 до конденсатора включительно. ![]() Рисунок 2.1 – Расчетная схема участка системы охлаждения 2.1.2 Определение коэффициентов сопротивления на участках системы Рассмотрим участок 1–2 (от крана запорного проходного до фильтра забортной воды включительно). На участке 1–2 имеются местные сопротивления. Патрубок резинокордный напорный (3 шт.) у него коэффициент сопротивления ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Определим суммарные потери на участке 1–2: ![]() ![]() Рассмотрим участок 2–3 (от фильтра забортной воды до электронасоса БЭН-242 включительно). На участке 2–3 имеются местные сопротивления. Патрубок резинокордный напорный (2 шт.) у него коэффициент сопротивления ![]() ![]() ![]() ![]() Определим суммарные потери на участке 2–3: ![]() ![]() Рассмотрим участок 3–4 (от электронасоса БЭН-242 до конденсатора включительно). На участке 3–4 имеются местные сопротивления. Патрубок резинокордный напорный (1 шт.) у него коэффициент сопротивления ![]() ![]() ![]() Определим суммарные потери на участке 3–4: ![]() ![]() 2.1.3 Определение потерь напора на участках системы Гидравлические потери напора по длине (путевые потери) при течении жидкости в прямой трубе обусловлены трением слоем жидкости друг о друга и о стенке канала и определяются по формуле Дарси-Вейсбоха: ![]() (2.1) где ∆hmp– величина потерянного напора на прямом участке трубопровода длиной l; d – диаметр трубы, м; w – средняя скорость потока, м/с; λ – коэффициент сопротивления по длине (коэффициент сопротивления). Как показывают опыты, коэффициент сопротивления по длине зависит от численного значения критерия Рейнольдса и относительной шероховатости стенки трубы, т.е.: λ = f(Re,ε). Здесь ε = ∆/d , где ∆ - абсолютная шероховатость, т.е. средняя высота неровностей на стенке трубы. Значение коэффициента λ определяется по эмпирическим формулам, полученным для различных областей сопротивления по кривой Никурадзе. Д ![]() (4.2) В узкой области 2320 < Re < 3000 наблюдается скачкообразный рост коэффициента сопротивления. Эта область перехода от ламинарного режима к турбулентному характеризуется неустойчивым характером течения. Здесь наиболее вероятен на практике турбулентный режим и правильнее всего пользоваться формулами для области 3. Можно также применять эмпирическую формулу λ=0,029+0,775(Re-2320)10-5 ( ![]() 3. В области гидравлических труб при 3000 < Re < 15 толщина ламинарного слоя у ![]() (2.3) ![]() ![]() 4 ![]() (2.4) ![]() 5 ![]() (2.5) Принадлежности: Прямая водопроводная труба (диаметр d = 54мм, длина l=4м) с абсолютной шероховатостью стенок ∆ (Δ=0,25 мм), смонтированная на специальной установке; дифференциальный манометр сильфонный, показывающий ДСП-780н, крыльчатый водомер типа ВВ-50; секундомер, ртутный термометр. Описание установки. Установка состоит из центробежного насоса 14, бака 1, трубопровода, включающего прямую горизонтальную круглую стальную трубу 2, регулировочных задвижек 11 и 13. Потери напора в трубе измеряются дифференциальным манометром 3, присоединенным к начальному и конечному сечениям исследуемого участка трубы с помощью пьезометрических колец и импульсных трубок. Расход, протекающий через трубопровод воды, регулируется задвижкой 11 и определяется с помощью крыльчатого водомера 4 и секундомера. Порядок проведения опытов. П ![]() где ρ – плотность воды. С ![]() где V – объем воды, протекающей за время τ. Средняя скорость движения воды определяется из уравнения расхода: ![]() ![]() где - живое сечение потока. Численное значение критерия Рейнольдса находится по формуле: ![]() Значение кинематического коэффициента вязкости воды в зависимости от температуры даны в табл. 2.1. Таблица 2.1
По найденным значениям критерия Re и шероховатости ∆ выбирается область сопротивления и по соответствующим эмпирическим формулам (2.2)-(2.5) определяется коэффициент путевых потерь λ. Расчетное значение потерь напора по длине ∆hтр находится по формуле Дарси-Вейсбаха (4.1). Полученные расчетные значения путевых потерь ∆hтр сравниваются с опытными величинами ∆ртр. Результаты измерений и расчетов сводятся в табл. 4.2: Рассчитываем ![]() QK1 = 0, 6/80 = 0, 0075 м3/с QK2 = 0, 5/74 = 0, 0068 м3/с QK3 = 0, 4/62 = 0, 0065 м3/с QK4 = 0, 3/60 = 0, 0050 м3/с QK5 = 0, 2/51 = 0, 0039 м3/с QK6 = 0, 1/34 = 0, 0029 м3/с Рассчитываем среднюю скорость движения воды из уравнения расхода: ![]() w1 = 4*0, 0075/3, 14*0, 0542 = 0,327 м/с w2 = 4*0, 0068/3, 14*0, 0542 = 0,297 м/с w3 = 4*0, 0065/3, 14*0, 0542 = 0,283 м/с w4 = 4*0, 0050/3, 14*0, 0542 = 0,218 м/с w5 = 4*0, 0039/3, 14*0, 0542 = 0,170 м/с w6 = 4*0, 0029/3, 14*0, 0542 = 0,126 м/с Рассчитываем значение числа Рейнольдса по формуле: ![]() Re1 = 327, 6*0, 054/0, 0111*10-4 = 15937 Re2 = 297, 1*0, 054/0, 0111*10-4 = 14453 Re3 = 283, 9*0, 054/0, 0111*10-4 = 13811 Re4 = 218, 4*0, 054/0, 0111*10-4 = 10624 Re5 = 170, 4*0, 054/0, 0111*10-4 = 8289 Re6 = 126, 7*0, 054/0, 0111*10-4 = 6163 Полученные значения потери давления переводятся в напор по формуле: ![]() ∆hтр1=9200/1000*9,8=0,938 ∆hтр2=8400/1000*9,8=0,857 ∆hтр3=6600/1000*9,8=0,673 ∆hтр4=4400/1000*9,8=0,449 ∆hтр5=2800/1000*9,8=0,286 ∆hтр6=1600/1000*9,8=0,163 Таблица 2.2
Вывод: Гидравлические потери напора по длине (путевые потери) при течении жидкости в прямой трубе обусловлены трением слоем жидкости друг о друга и о стенке канала. Как показывают опыты, коэффициент сопротивления по длине зависит от численного значения критерия Рейнольдса и относительной шероховатости стенки трубы.300> |