2. Гідравлічний розрахунок
У загальному вигляді втрати тиску, визначаються за формулою:
,
де
- сумарні втрати тиску, викликані опором
тертя;
- сумарні втрати тиску, викликані
місцевими опорами;
-
сумарні втрати тиску, викликані
прискоренням потоку;
-
втрати тиску на подолання
нівелірного
натиску.
У теплообмінному
апараті, який розглядається, протікають
краплинні рідини. Для них складові
і
малі в порівнянні із загальним опором
потоку, і ними можна знехтувати. Тоді
розрахунок втрат тиску проводиться за
формулою:
.
2.1 Визначення гідравлічного опору в трубному просторі
У трубному просторі при протіканні однофазного теплоносія перепад тиску, викликаний опором тертя, визначається за формулою Дарсі-Вейсбаха:
,
де
- довжина
труби
(м);
z - сумарна кількість ходів;
і
- відповідно середня щільність і швидкість
теплоносія в трубах:
,
де
- середня температура теплоносія в
трубах;
-
тиск теплоносія в трубах.
Швидкість теплоносія
в трубах
.
- коефіцієнт тертя.
Визначимо число Рейнольдса:
.
.
Визначимо коефіцієнт гідравлічного опору використавуючи формулу Філоненка:
.
Тоді
.
Перепад тиску, викликаний місцевим опором, визначається за формулою:
,
де
-
коефіцієнт місцевих опорів:
За даними [5]:
-
вихід з патрубка в камеру
=1,5;
-
вхід в трубу з камери
=1;
-
вихід з труби в другу камеру
=1,5;
-
вхід з другої камери в трубу по другому
ходу
=1;
-
вихід з труби в камеру
=1,5;
-
вхід в патрубок
=1;
-
вихід з патрубка в міжтрубний простір
=1,5;
-
поворот на 180°
=
0,5;
-
вхід в патрубок з міжтрубного простору
=1.
,
.
Швидкість в патрубку беремо рівну швидкості в трубах.
В даному випадку:
,
дивися (рис. 2.1).
Рисунок 2.1 - Розподіл коефіцієнтів місцевих опорів по трубі і міжтрубному простору
Тоді:
Повні втрати тиску в трубному просторі:
,
2.2 Визначення гідравлічного опору в міжтрубному просторі
У міжтрубному просторі при протіканні однофазного теплоносія перепад тиску, викликаний опором тертя, визначається за формулою Дарсі-Вейсбаха:
,
де 
-
кількість
ходів в ТОА;
-
довжина труби
;
і
- відповідно середня щільність і швидкість
теплоносія в міжтрубному просторі;
- еквівалентний
діаметр
.
можна визначити
за формулою Філоненко,
:
Тоді
.
Перепад тиску, викликаний місцевим опором в міжтрубному просторі, визначається за формулою:
.
В даному випадку:
,
Повні втрати тиску в між трубному просторі:
,
2.3 Вибір насосів і розрахунок потужності двигунів
Вибір насоса і двигуна для прокачування теплоносія в трубах
Потужність на валу насоса, необхідна для прокачування заданого об'єму теплоносія в трубах
,
де G – масова
витрата води
;
P – гідравлічний
опір в трубах
;
- загальний ККД двигуна, насоса і механічної передачі.
Загальне ККД визначається за формулою:
,
де дв, нас, передачі – відповідно ККД двигуна, насоса і механічної передачі.
За даними довідника обираємо насос та двигун:
.
Отже:
;
.
Необхідна потужність двигуна без урахування ККД:
.
Насос відцентровий
типу Х2/25, з витратою
загальний
напір
;
число оборотів
;
.
Обираємо електродвигун:
Електродвигун тип
АО2-51-2
;
.
За відсутністю
механічної передачі
.
Тоді:
.
Тоді необхідна потужність двигуна з урахуванням ККД:
.
Електродвигун типу АО2-51-2 підходить, оскільки задовольняє розрахунковим даним.
Вибір насоса і двигуна для прокачування теплоносія в міжтрубному просторі
Потужність на валу насоса, необхідна для прокачування заданого об'єму теплоносія
,
де G – масова
витрата води
;
P – гідравлічний
опір в між трубному просторі
;
- загальний ККД двигуна, насоса і механічної передачі.
Загальне ККД визначається за формулою:
,
де дв, нас, передачі – відповідно ККД двигуна, насоса і механічної передачі.
За даними довідника обираємо насос та двигун:
.
Отже:
;
.
Необхідна потужність двигуна без урахування ККД:
.
Насос відцентровий
типу Х125/80, з витратою
загальний
напір
;
число оборотів
;
.
Обираємо електродвигун:
Електродвигун тип
АО2-51-2
;
.
За відсутністю
механічної передачі
.
Тоді:
.
Тоді необхідна потужність двигуна з урахуванням ККД:
.
Електродвигун типу АО2-51-2 підходить, оскільки задовольняє розрахунковим даним.