Расчет стального трубопровода для подачи кислорода в цех (стр. 2 из 2)
1)Расчет плотности газа при данном давлении и температуре
Температура и давление газа при нормальных условиях:
Температура и давление газа:
р = 12 ати = 12·9,81·104 Па = 11,8·105 Па,
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
Для расчета кинематической вязкости необходимо сначала рассчитать динамическую вязкость.
μо = 0,082·10-3 Па·с - динамическая вязкость газа при 0 оС;
T = 303 К - температура газа;
С = 114 - постоянная для кислорода.
Тогда:
,где ρ – плотность газа, μ – динамическая вязкость газа
1 участок. Для определения режима движения на первом участке рассчитаем число Рейнольдса:
Re1>Reкр (2320), следовательно режим движения турбулентный.
Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:
Абсолютная шероховатость ∆=1мм.Тогда ∆≤δ имеем область гидравлически гладких труб.
Для гидравлически гладких труб λ рассчитывается по формуле Блазиуса:
Определим коэффициент сопротивления b на первом участке.
Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:
Ξвентили = 5*2=10;
ξповорот на 90 = 4·1,2=4,8;
Следовательно, ∑ξ = 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>Reкр=2320, следовательно режим движения турбулентный.
Рассчитаем толщину ламинарного подслоя:
Абсолютная шероховатость ∆=1мм. Тогда ∆ больше δ, имеем область гидравлически шероховатых труб.
Коэффициент трения λ2 определяем по формуле Никурадзе:
Определим коэффициент сопротивления b на втором участке.
Коэффициенты местных сопротивлений принимаем равными:
ξвентиля =5.
ξповорот на 90 = 1,2;
ξрезкое 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 MicrosoftExcell. Характеристика сети показана на рисунке .
Для данного трубопровода уравнение характеристики сети имеет вид:
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<λ<0,142, коэффициент местных потерь x может быть легко изменен с помощью дроссельных устройств: вентилей, кранов и пр.