Расчет стального воздухопровода (стр. 1 из 2)
Содержание
Введение
Гидравлический расчет
Гидравлический расчет для конкретных данных
Эскиз газопровода
Заключение
Введение:
Под воздухопроводами понимают обычно трубопроводы для воздуха высокого давления (свыше 0,15 ати), подаваемого нагнетателями и компрессорами. Трубопроводы воздуха низкого давления, подаваемого вентиляторами, называют воздуховодами.
Воздухопроводы изготавливаются обычно из стальных шовных (водогазопроводных) или бесшовных горячекатаных труб; иногда применяются стальные холоднотянутые и холоднокатаные трубы. Шовные трубы имеют сравнительно невысокое допускаемое давление (с обычной стенкой должны выдерживать до 20 кгс/см2), поэтому их применяют в неответственных случаях и умеренных давлениях. При прокладке воздухопроводов их сваривают.
Воздуховоды чаще всего бывают сварные или клепанные. При давлении воздуха до 200 – 300 мм их изготовляют из листового железа толщиной от 0,5 – 2 мм и доставляют на место в идее отдельных секций длиной 1 – 3 м. Секции снабжены фланцами и собираются при помощи болтов. Воздуховоды такого типа бывают круглого и прямоугольного сечения (короба). При небольших расходах вентиляторного воздуха, а также при более высоком его давлении воздуховоды изготавливают из стальных труб и делают цельносварными из листовой стали. В ряде случаев воздуховоды делают из кирпича, бетона, железобетона и других материалов(подземные воздуховоды).
В воздухопроводах может допускаться скорость в пределах 5 -20 м/с, но рекомендуются значения скоростей 12 – 15 м/с.
В данной работе будет рассчитан стальной газопровод, в котором протекает воздух, расход воздуха на конвертерах 400 нм/мин. Потребное давление на выходе составляет 0.9 ати.
В ходе гидравлического расчета будет найдено давление на входе, а также построена характеристика сети газопровода.
Данные о коэффициентах сопротивлений, эквивалентная абсолютная шероховатость были взяты из приложений книги А.А.Гальнбека ”Водовоздушное хозяйство металлургических заводов”.
Гидравлический расчет
Расчет слагается из следующих этапов:
1) Расчет плотности и расхода газа при данном давлении и температуре:
Расчетным уравнением плотности для газа является:
где со-плотность газа при нормальных условиях
, где Мгаза - молярная масса газа, Vm– молярный объем;p, T – давление и температура газа,
po, To – давление и температура газа при нормальных условиях.
2)Выбор труб и определение расчетных скоростей на отдельных участках:
При выборе труб необходимо задаться некоторым значением скорости. Оно выбирается исходя из экономических соображений. Следующий этап состоит в определении диаметров dтруб на участках:
где F- площадь поперечного сечения трубопровода, W-средняя скорость движения газа.
По рассчитанному значению d подбирают в справочнике ближайший диаметр стандартной трубы. Затем обратным расчетом вычисляют действительную скорость воды в выбранной стандартной трубе. Если эта скорость ненамного отличается от средне-экономичной (примерно 12-15 м/с), то выбор можно считать законченным.
3)Определение потерь напора на участках:
Наружные сети обычно можно отнести к длинным трубопроводам, где общие потери напора, в основном, определяются потерями на трение, а местные учитываются коэффициентом местных потерь о:
,где b – коэффициент сопротивления трубопровода:
,где l и d – длина и диаметр трубопровода, F – площадь поперечного сечения трубопровода; о- коэффициент местного сопротивления, его значения приводятся в справочниках; л- коэффициент трения(значение л определяется рядом условий, в первую очередь режимом течения газа).
Существует последовательное и параллельное соединение трубопроводов. При последовательном:
При параллельном :
Картина движения газа в потоке может быть различной. Существует ламинарный и турбулентный режимы течения, количественной мерой этих режимов является число Рейнольдса Re. Его численное значение зависит от соотношения трех величин: средней скорости потока W, его диаметра d, и вязкости н, которая рассчитывается по формуле:
,где с – плотность газа, м – динамическая вязкость газа:
,где мо – динамическая вязкость газа при 0 оС, T – температура газа, С – постоянная для данного газа;
Число Рейнольдса является безразмерной величиной. Границей перехода из одного режима в другой считается обычно значение Re=2320-критическое значение(Reкр). При Re< Reкр – режим течения ламинарный. При Reкр<Re- турбулентный.
В промышленных трубопроводах несжимаемые жидкости и газы в большинстве случаев движутся в турбулентном режиме, поэтому определение потерь напора на трение будет рассмотрено только для него.
После определения Re необходимо рассчитать толщину ламинарного подслоя в турбулентном потоке:
где d-диаметр трубопровода.
Если д много больше средней величины выступов шероховатости(абсолютной шероховатости), то трубы носят название гидравлически гладких. Если много меньше – гидравлически шероховатых.
Для гидравлически гладких труб л рассчитывается по формуле Блазиуса:
Для гидравлически шероховатых по формуле Никурадзе:
Кэ- эквивалентная шероховатость. Ее значения для разных стенок приводятся в справочниках.
4) Определение давления на входе:
Выбираем давление на входе, равное конечному давлению плюс 3% от значения конечного давления
Далее рассчитываем разность конечного давления и давления на выходе из воздуходувной станции:
,и само давление на выходе
Если
расчетное практически совпадает с выбранным давлением, следовательно выбор давления верен.5)Построение характеристики сети:
Уравнение напорной характеристики сети записывается следующим образом:
H=a+(c+b)Q2
Где
; -коэффициент сопротивления трубопровода. 
Гидравлический расчет для конкретных данных
1)Расчет плотности и расхода газа при данном давлении и температуре:
Температура и давление газа при нормальных условиях:
po= 760мм.рт.ст. = 0,760*13600*9,81 Па = 1,01396*105 Па.
р = 0.9 ати = 0,9*9,81*104 Па +1,01396*105 Па = 1,89686*105 Па,
2)Выбор труб и определение расчетных скоростей на отдельных участках:
Пусть W=13 м/с. Тогда:
Выбираем по ГОСТу ближайший стандартный внутренний диаметр стальной трубы d=600мм.
Расчетная скорость:
При последовательном соединении Q1 = Q2 = Q3, задаемся внутренним диаметром d =650 мм, чтобы предотвратить разгон газа, тогда:
т.к. d1 = d3, а Q1 =Q2= Q3=Q, то
W1 = W3 = 14,1 м/с.
3)Определение потерь напора на участках:
Для расчета кинематической вязкости необходимо сначала рассчитать динамическую вязкость, при:
мо = 1,72*10-5 Па*с - динамическая вязкость газа при 0 оС;
T = 303 К - температура газа;
С = 114 - постоянная для данного газа:
