Расчет процесса расширения

Практическая работа №4

Определение высоты всасывания насоса.

Потребная мощность на привод насоса.

Определение потерь напора в трубопроводе.

Выбор оптимального диаметра.

Выбираем оптимальный диаметр, используя данные таблицы 1 и считая

Q = 0,22 м³/с сравнительно небольшим, задаемся диаметрами d₁ = 426мм;

d₂ = 530мм; d₃ = 630мм.

υ₁ = 4Q/πd₁² = 4·0,22/3,14·0,426² = 1,5443 м/с;

υ₂ = 4Q/πd₂² = 4·0,22/3,14·0,530² = 0,9977 м/с;

υ₃ = 4Q/πd₃² = 4·0,22/3,14·0,630² = 0,7 м/с.

Согласно таблице 1, оптимальным диаметром трубопровода является

d = 530 мм, при υ=0,9977м/с

Чаще всего для трубопроводов используются трубы стальные с эквивалентной шероховатостью, равной 0,1 мм.

Относительная шероховатость:

ε = Δ/d = 18,87 · 10^-5.

Относительная гладкость

ε' = d/Δ = 5300

3.1. Число Рейнольдса.

Re = 4Qρ_э/πdμ_э = 4·0,22·1003,14/3,14·0,530·2,07·10^-3 = 256252,6

3.2. Режим течения и зона.

10 d/Δ = 53000 500 d/Δ = 2650000

Режим течения турбулентный.

Зона шероховатых труб 10 d/Δ < Re < 500 d/Δ.

3.3. Коэффициент сопротивления.

λ = 0,11·(68/Re + Δ/d)^0,25 = 0,11·(68/256252,6 +18,87 · 10^-5) ^0,25 = 0,0161.

3.4. Эквивалентная длина

lэ = d/λ ∑ ζ_i = (0,530/0,0161) · 14 = 460,87м.

Приведённая длина трубопровода

l_п = l + l_э = 95000 + 460,87= 95460,87 м.

3.5. Полные потери напора

h_п = λ·l_п/d · υ²/2g = 0,0161 ·95460,87/0,53· 0,9977²/2·9,81 = 147,12м.

4.1. Потребный напор насоса.

Так как в задании условий по насосу нет, принимается Z₁ = Z₂; Р₁ = Р₂ = Р_А,

тогда Н_н = h_п = 147,12 м.

4.2. Полезная мощность насоса

N_п = Q · H_н · ρ_э · g = 0,22 · 147,12· 1003,14 · 9,81 = 318,4 кВт.

4.3. Коэффициент полезного действия насоса выбираем η=0,75.

4.4 Полная мощность насоса

N_н = N_п/η= 318,4 /0,75 = 424,5 кВт.

5.1. Исходные данные.

По условию задания температура жидкости составляет 25 ºС, поэтому можно считать, что насос работает в летний период.

Атмосферное давление принимается

Р_А= 748 мм.рт.ст.= 99724,9 Па.

Давление насыщенных паров при t=25 ºC

Р_н.п.в.≈3675 Па; Р_н.п.н.≈9310 Па

Т.е. нефть закипит при более высоком давлении, поэтому при расчётах в качестве Р_{н.п .} выбираем Р_{н.п .} нефти.

5.2. Высота всасывания в первом приближении.

h_вс1 ≤(P_A – P_н.п.) /ρ_эg = (99724,9 –9310)/1003,14 · 9,81 = 9,19 м.

5.3. Диаметр всасывающего трубопровода принимается равным

d_вс = 1,3d = 1,3 · 0,53 = 0,689 м.

5.4. Определение уточнённой высоты всасывания.

5.4.1 Re = 4Qρ_э/πd_вс μ_э = 4·0,22·1003,14/3,14·0,689 ·2,07·10^-3 =197114,4

10 d/Δ < Re < 500 d/Δ

Режим течения турбулентный, зона шероховатых труб

λ = 0,11·(68/Re + Δ/d)^0,25 = 0,11·(68/197114,4 +18,87 · 10^-5) ^0,25 = 0,0167

υ_вс = 4Q/πd²_вс = 4·0,22/3.14·(0,689)² = 0,59 м/с;

h_п = λ·l_вс/d_вс·υ²_вс/2g = 0,0167 · 9,19/0,689 · 0,59 ²/2·9,81 = 0,004 м;

h_вс ≤ h_вс1 — h_п = 9,19 — 0,004= 9,186 м

Для предотвращения кавитации на входе в насос последний можно установить не выше, чем на 9,186 м над зеркалом жидкости в расходной емкости.

Список литературы:

1. Евгеньев А.Е., Крупеник А.П. Гидравлика — М.: Недра, 1993.

2. Лукьянчиков В.К., Учебно – методическое пособие по расчёту простого трубопровода М.: 2002.

3. Лукьянчиков В.К. Сборник задач по основам гидравлики.2011.

Перед выполнением расчета, следует пояснить, каким образом осуществляется расширение. От каких параметров зависит процесс. При каком положении поршня он начинается и заканчивается. Каковы особенности теплообмена в процессе расширения и как они связаны с показателем политропы.

Следует схематично пояснить, в каком положении находятся конструктивные элементы газообмена в процессе расширения. В чем заключается физический смысл предварительного и последующего расширения, и каково давление в цилиндре в конце процесса расширения.

Перед выполнением расчета, следует определить, к какому типу относится заданный двигатель: высокооборотному – ВОД; среднеоборотному – СОД или малооборотному - МОД.

Дата добавления: 2015-06-27