18

Аннотация

В данной работе проведен расчет стального трубопровода для подачи кислорода в цех. Для этого рассчитываются потери напора на трение и на местных сопротивлениях, по имеющимся данным строится характеристика сети для одного трубопровода. Также рассчитано уравнение Бернулли для исходных данных.

Для наглядного отображения графических результатов использован процессор MS Excel. Отчет оформлен в Microsoft Word.

The summary

In the given work for submission of oxigen calculation of the steel pipeline is lead(carried out) to shop. For this purpose losses of a pressure on friction and on local resistance pay off, on the available data for one pipeline. Also equation Bernoulli for the initial data is designed.

For evident display of graphic results processor MS Excel is used. The report is made out in Microsoft Word.

Введение

Тогда:

Стандартная стальная труба d₂ = 1м = 1000мм.

Расчетная скорость:

,

3)Определение потерь напора на участках

м_о = 0,082·10^-3 Па·с - динамическая вязкость газа при 0 ^оС;

T = 303 К - температура газа;

С = 114 - постоянная для кислорода.

Тогда:

,

где с - плотность газа, м - динамическая вязкость газа

1 участок. Для определения режима движения на первом участке рассчитаем число Рейнольдса:

Re₁>Re_кр (2320), следовательно режим движения турбулентный.

Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:

Абсолютная шероховатость ?=1мм.Тогда ? больше д, имеем область гидравлически шероховатых труб.

Для гидравлически шероховатых труб л рассчитывается по формуле Никурадзе

Определим коэффициент сопротивления b на первом участке.

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:

О_{вентили} = 5*2=10;

о_{поворот на 90} = 4·1,2=4,8;

Следовательно, ?о = 14,8.

Длина первого участка=450м

Таким образом потери на трение составят

Тогда местные потери составят:

2 участок. Для определения режима движения на втором участке рассчитаем число Рейнольдса:

Re₂>Re_кр=2320, следовательно режим движения турбулентный.

Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:

Абсолютная шероховатость ?=1мм. Тогда ? больше д, имеем область гидравлически шероховатых труб.

Коэффициент трения л₂ определяем по формуле Никурадзе:

Определим коэффициент сопротивления b на втором участке.

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:

о_{вентиля} =5.

о_{поворот на 90} = 1,2;

о_{резкое расширение} = .

Длина второго участка

Таким образом потери на трение составят

Тогда местные потери составят:

Общие потери составят

4) Уравнения Бернулли и определение давления на входе

При заданном давлении на выходе уравнение Бернулли позволяет определить давление на входе, которое необходимо знать для построения характеристики сети.

Уравнение Бернулли для изотермического процесса:

Выберем два сечения 1-1 и 2-2, для них Будем исходить из того что режим у нас изотермический T=const. Также учтем .

Тогда уравнение примет вид:

Подставляем известные значения, для этого необходимо перевести давление из ати в Па, т.е. р = 12 ати = 12·9,81·10⁴ Па = 11,8·10⁵ Па,

Т = 30+273 = 303 К.

Т.е. водород необходимо подавать в сеть под давлением 12,08 ати чтобы потребляемое давление было 16,1 ати, что в Па не составляет шести процентов от Рнач. Следовательно нужно пересчитать потери и изменить скорость подачи кислорода для получения нужного результата.

1)Расчет плотности газа при данном давлении и температуре

Температура и давление газа при нормальных условиях:

Т_о =298 К, p_o = 1,013·10⁵ Па.

Температура и давление газа:

р = 12 ати = 12·9,81·10⁴ Па = 11,8·10⁵ Па,

Т = 30+273 = 303 К.

2) Определение расчетных скоростей на отдельных участках

В данной работе задан объемный расход Q=450м³/мин.

Пусть W=15 м/с (рекомендованная скорость газа в кислородопроводе)

Тогда:

Стандартная стальная труба d₁ = 0,8м = 800мм.

Расчетная скорость:

,

что также входит в диапазон рекомендованных значений (12~15 м/с)

При расширении задаемся меньшей сокростью

Тогда:

Стандартная стальная труба d₂ = 0,9м = 900мм.

Расчетная скорость:

,

что также почти входит в диапазон рекомендованных значений (12~15 м/с)

3)Определение потерь напора на участках

м_о = 0,082·10^-3 Па·с - динамическая вязкость газа при 0 ^оС;

T = 303 К - температура газа;

С = 114 - постоянная для кислорода.

Тогда:

,

где с - плотность газа, м - динамическая вязкость газа

1 участок. Для определения режима движения на первом участке рассчитаем число Рейнольдса:

Re₁>Re_кр (2320), следовательно режим движения турбулентный.

Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:

Абсолютная шероховатость ?=1мм.Тогда ??д имеем область гидравлически гладких труб.

Для гидравлически гладких труб л рассчитывается по формуле Блазиуса:

Определим коэффициент сопротивления b на первом участке.

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:

О_{вентили} = 5*2=10;

о_{поворот на 90} = 4·1,2=4,8;

Следовательно, ?о = 14,8.

Длина первого участка=450м

Таким образом потери на трение составят

Тогда местные потери составят:

2 участок. Для определения режима движения на втором участке рассчитаем число Рейнольдса:

Re₂>Re_кр=2320, следовательно режим движения турбулентный.

Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:

Абсолютная шероховатость ?=1мм. Тогда ? больше д, имеем область гидравлически шероховатых труб.

Коэффициент трения л₂ определяем по формуле Никурадзе:

Определим коэффициент сопротивления b на втором участке.

Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:

о_{вентиля} =5.

о_{поворот на 90} = 1,2;

о_{резкое расширение} = .

Длина второго участка

Таким образом потери на трение составят

Тогда местные потери составят:

Общие потери составят

4) Уравнения Бернулли и определение давления на входе

При заданном давлении на выходе уравнение Бернулли позволяет определить давление на входе, которое необходимо знать для построения характеристики сети. Уравнение Бернулли для изотермического процесса:

Выберем два сечения 1-1 и 2-2, для них Будем исходить из того что режим у нас изотермический T=const. Также учтем .

Тогда уравнение примет вид:

Подставляем известные значения, для этого необходимо перевести давление из ати в Па, т.е. р = 12 ати = 12·9,81·10⁴ Па = 11,8·10⁵ Па,

Т = 30+273 = 303 К.

Т.е. водород необходимо подавать в сеть под давлением 12,08 ати чтобы потребляемое давление было 19,2 ати.

5)Построение характеристики сети

Для построения характеристики сети необходимо вычислить коэффициент b, из формулы

 имеем , где

, где

Уравнение напорной характеристики сети записывается следующим образом:

H=a+(c+b)·Q², где

-коэффициент сопротивления трубопровода.

.

Теперь необходимо построить график H(Q), построение выполняем в Microsoft Excell. Характеристика сети показана на рисунке .

Для данного трубопровода уравнение характеристики сети имеет вид:

Заключение

В данном курсовом проекте был рассчитан стальной кислородопровод от кислородной станции до конвертерного цеха. В гидравлическом расчете было определено значение давления на входе P=12,08 ати и построена характеристика сети кислородопровода, представлен её график.

Для данной сети коэффициент трения 0,026<л<0,142, коэффициент местных потерь может быть легко изменен с помощью дроссельных устройств: вентилей, кранов и пр.