Визначення оптимального діаметру по довжині трубопроводу
Як правило, при розрахунку технологічних схем задають видаток рідини (продуктивність по рідині) та відстань перекачування. Із рівняння нерозривності:
, де Vв – об'ємний видаток, ω – середня швидкість. Чим більший діаметр, тим менші втрати напору, але більші втрати на матеріал, тобто затрати на виготовлення труб малого діаметру менші. Проте втрати напору в такому трубопроводі будуть більші. Оптимальний діаметр – це такий діаметр, який забезпечить мінімальну ціну на рідину, що перекачується. З рисунку слідує, що мінімум на сумарній кривій, відповідає мінімальним затратам на трубопроводі.
Для малов’язких рідин (вода) швидкість до 3 м/с, для в’язких рідин (нафта) швидкість до 1 м/с, якщо рідина протікає без прикладення зовнішніх сил (самоплином), тоді швидкість протікання 0–2 м/с. При перекачці рідини насосами – 1-3 м/с, водяна пара та гази перекачуються по трубопроводі зі швидкістю 38 м/с.
Конвективний теплообмін
Перенесення теплоти одночасно теплопровідністю і конвекцією називається конвективним теплообміном.
,
де і – ентальпія (i=cpt); ρ – густина, ω – середня швидкість, ρω – масова швидкість.
;
В теплопередачі конвективний теплообмін маже бути описаний на основі закону Ньютона-Ріхмана:
, де 
температурний напір; F – площа; α – коефіцієнт тепловіддачі.
.
Тепловий потік пропорційний поверхні і температурному напору, α – коефіцієнт пропорційності, який показує, який тепловий потік проходить, віддається або приймається поверхнею теплообміну при різниці температур в 1 0С між рідиною і стінкою. Коефіцієнт тепловіддачі залежить від роду рідини, від режиму руху рідини, яка омиває стінка, від форми та розмірів стінки, від орієнтації поверхні в просторі (вертикальна чи горизонтальна), від причин руху рідини (вільна чи вимушена конвекція), від наявності електромагнітних та гравітаційних полів. Від того чи відбувається фазовий перехід чи ні. Загалом, коефіцієнт тепловіддачі є функцією більше ніж 25 параметрів.
|
|
|
Коефіцієнт тепловіддачі можна розрахувати.
Тепловіддача без зміни агрегатного стану
Про режим руху рідини в каналах судять по значенню числа Рейнольдса, якщо Re<2000, то режим руху називається ламінарним, а якщо Re>10000 – турбулентний.
, де ω – середня швидкість, яку можна визначити одним із наступних трьох способів:
1) 
ω=0,5ωmax – при ламінарному русі (І);
2) ω=0,8ωmax – при турбулентному русі (ІІ);
3) ω=V/S – рівняння нерозривності.
l – характерний геометричний розмір, в випадку циліндричної труби l=de.
Для встановленого турбулентного режиму узагальнення експериментальних даних дозволило отримати розрахункове рівняння Nu=0,021Re0.8Pr0.43.
|
|
|
Тепловіддача залежить від багатьох факторів:
1) Довжини каналу. Якщо l/d<50, то тоді необхідно ввести коефіцієнт εl=1,06–1,6.
2) Наявності перегинів; в цьому випадку коефіцієнт набуває вигляду: 
, де R – радіус кривизни.
3) Залежність від того чи рідина нагрівається чи охолоджується, як наслідок рідина біля стінок може бути холоднішою чи теплішою ніж всередині потоку. Для врахування цього фактору вводять так звану поправку Міхєєва:
, (*)
де 
- поправка Міхєєва, для газів вона приблизно рівна одиниці.
Рівняння (*) повністю описує тепловіддачу рідини при розвинутому турбулентному режимі в горизонтальній трубі.
Визначальні параметри – це ті параметри, які входять в це рівняння, наприклад:
tвиз = tср, α=f(ω0,8), α=f(d-0,2).
Якщо ми хочемо інтенсифікувати процес тепловіддачі необхідно збільшити швидкість потоку.
В перехідному режимі: Nu=0,008Re0.9Pr0.43
Для ламінарного режиму: 
.
Для Re<2000, Pr=0.6–2500; tвиз = tср, l=de.
Коли 
де w – швидкість потоку рідини, d0 – діаметр, тоді ми маємо плавне безвідривне обтікання рідиною труби (див. рис. а). Якщо 
тоді за трубою створюються два відокремлені вихрі, а при подальшому зростанні швидкості вихрі зливаються створюючи повністю турбулізований потік (див. рис. б).
|
|
|
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 209; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!