Система охлаждения кессонов плавки (стр. 2 из 4)

(м3/сек)

Расход всей системы равен:

(м3/сек)

Диаметры труб магистрали находим по формуле:

Теперь через найденные расходы можно найти диаметры участков трубопровода (по известной формуле связи расхода, скорости и поперечного сечения трубопровода). Расчетные значения диаметров необходимо приводить к ГОСТу, после чего пересчитывать скорость воды, следя за тем, чтобы она находилась в пределах, допустимых оптимальными технико-экономическими показателями.

Рис.2. Схема кессона

Следующим этапом гидравлического расчета будет нахождение потерь напора в системе. Для этого необходимо найти общее сопротивление системы, которое складывается из сопротивлений кессонов, подводящих патрубков, участков трубопроводов, а также местных сопротивлений в отводах (коленах), клапанах, тройниках (разветвителях) и т.д. Для удобства расчетов необходимо начать рассмотрение системы с самого верхнего кессона дальнего коллектора (считая от главного подводящего трубопровода). Сопротивление кессона найдем, исходя из исходных данных. Сопротивление кессона (рис.2) включает в себя сопротивление трения в трубе и местные сопротивления на шести коленах с радиусом изгиба R = 70 мм.

Коэффициент местного сопротивления колена в кессоне определяется по эмпирической формуле:

где dвн - внутренний диаметр трубы кессона (м).

Длину трубы кессона найдем приближенно по формуле:

(м).

где -

примерная величина зазоров между трубой и краем кессона;

- длина кессона (м);

- ширина кессона (м).

Т.к. трубы можно считать короткими общее сопротивление кессона

можно найти по формуле:

т.к.

где

- удельное сопротивление трения (с2/м6);

- удельное местное сопротивление (с2/м6);

- суммарный коэффициент местного сопротивления, равный сопротивлению 6 колен кессона.

Чтобы найти коэффициент трения

, необходимо знать режим движения воды (турбулентный или ламинарный) и степень шероховатости трубы, что особенно важно при турбулентном режиме, когда коэффициент трения зависит от того, в каком трубопроводе идет движение - гидравлически гладком или шероховатом.

Расчет критерия Рейнольдса по формуле:

где w- средняя скорость потока (м/с),

d- диаметр трубопровода (м),

- кинематическая вязкость воды (

= 0,478*10-6м2/cек при Т=60° С), Если

Re<2320, то течение ламинарное и коэффициент трения

рассчитывается по формуле:

а потери напора на трение рассчитываются по формулам Пуазейля или Дарси-Вейсбаха:

(м)

или

(м);

Если Re>2320,то течение жидкости турбулентное и 8-толщина подслоя (мм) будет рассчитываться по формуле:

• если

(

- абсолютная шероховатость), то труба гидравлически гладкая и

рассчитывается по формуле Блазиуса или Никурадзе:

или

Причем первая дает хорошие результаты при 2320<Re< 100000, а вторая при Re>100000;

• если

, то труба гидравлически шероховатая и А. рассчитывается по формуле Никурадзе:

где ,

-эквивалентная шероховатость

для меди

=0,0013мм,

для стали

=0,225мм

Тогда потери напора на трение будут рассчитываться по формуле Дарси-Вейсбаха:

(м);

В свою очередь местные потери напора в местах локальных возмущений потока рассчитываются по формуле:

(м);

где

коэффициент местного сопротивления, характеризующий данное сопротивление.

Зная полное сопротивление кессона можно приступить к расчету сопротивления на первом уровне.

(с2/м5)

Для второго и третьего уровня кессонов сопротивление вычисляются аналогичным образом.

Переходим к расчету общего сопротивления магистрали. Для этого необходимо суммировать три параллельных соединения трубопроводов. Первым находим сопротивление при параллельном соединении участка ВБА и второго уровня кессонов, оно будет равно сопротивлению в точке В.

(с2/м5)

Вторым находится сумма сопротивлений в точке В на участке ЕВ, с третьим уровнем кессонов:

(с2/м5)

Таким образом, мы находим сопротивление в точке К, что будет являтся общим сопротивлением всей системы. Оно находится суммированием сопротивлений в точке Е и на участке КЕ:

(с2/м5)

Потери напора в системе можно легко найти произведением общего сопротивления системы на общий расход. В нашем случае, исходя из всего вышесказанного, эта формула будет выглядеть так:

(м)

Запишем уравнение сети в общем виде:

(м)

В нашем случае приращения пьезометрического и динамического напоров не требуются и равны нулю. Поэтому перепишем уравнение (2.28) для нашего случая:

(м)

Численный расчет

Для того чтобы определить расход жидкости на один кессон необходимо знать площадь поперечного сечения и диаметр трубы кессона.

(м2/с);

(м2);

Диаметр трубы и размеры кессона приняты по справочной литературе.

(м3/с);

Зная расход кессона определяем расчетный расход на участках магистрали БВ, ВЕ, ЕК:

(м3/с).

где

- расход на три кессона подключенных между собой

последовательно (см. рис. 4.1.)

Рис. 3. Три уровня кессонов.

(м3/с).

Теперь необходимо рассчитать диаметры участков магистрали по найденным расходам:

По ГОСТу 3262-62 (трубы медные) ближайший внутренний диаметр будет равен:

, поэтому при неизменном расходе