Проектирование системы охлаждения кессонов печи взвешенной плавки (стр. 6 из 7)

Таким образом, получим:

;

, т. к. , то

Сравнивая полученное значение с ГОСТ 3262 – 75.[6], получаем: d =100 мм.

Произведём пересчёт скорости при данном диаметре:

.

Аналогично вычислим

и :

, по ГОСТ: d₂=125 мм

,

, по ГОСТ: d₁=150 мм.

Определим Re для каждого отрезка данного участка трубопровода. Кинематическая вязкость поступающей воды при температуре 20 ˚С

Режим движения воды на данных участках турбулентный, и поэтому опять же необходимо рассчитать толщину ламинарного подслоя

по формуле (7.).

Т.к. Δ< (Δ=0,02 – 0,05мм)то, следовательно, трубы гидравлически гладкие и коэффициенты трения

рассчитываются по формуле Никурадзе:

;

Теперь можно рассчитать потери. Для этого воспользуемся формулой (9).

Найдём теперь местные потери. При повороте от стояка к коллектору при

мы используем отвод с . Т. к. диаметр коллектора переменный, то найдем при внезапном сужении: . Подставляем полученные значения в формулу ():

Теперь, учитывая параллельное или последовательное соединение друг с другом коллектора и стояков, найдем суммарное сопротивление трубопровода. С последним стояком коллектор соединен последовательно, с остальными – параллельно:

В результате получаем суммарное сопротивление трубопровода:

4.3 Расчет общих потерь в кессоне, стояке, коллекторе и всей системы охлаждения

Общие потери можно рассчитать по формуле (24), но для этого нам необходимо знать расход Q каждого кессона, участка стояка и коллектора.

Расход на один кессон нам известен из предыдущих расчетов: Q_к=0.0015м³/с

Расход на стояк: Q= 0, 0192м³/с.

Общий расход жидкости на всю систему: Q_∑=4Q =0.0768м³/с.

Теперь рассчитываем общие потери:

· на кессон

м.

· на стояк

м.

· на всю систему

м.

4.4 Составление и решение уравнений Бернулли

Для составления уравнений Бернулли необходимо выбрать сечения. В первую очередь рассмотрим сечения, проведенные на входе и выходе из кессона.

Тогда уравнение Бернулли согласно (43) выглядит следующим образом:

,

где z₁, z₂ = 0 , т.к. оба сечения находятся на одном уровне с сечением сравнения; w₁=w₂ - скорость на входе и выходе из кессона одинаковая; р₁=р_абс – абсолютное давление в кессоне; р₂=р_атм=1,013·10⁵ Па=10330кгс/м²; γ=

; м.- потери напора в кессоне.

Рассмотрим сечения І-І: сечение на входе в стояк, и ІІ-ІІ: сечение на входе в кессон.

Уравнение Бернулли выглядит следующим образом:

Здесь z₁=3,9 м, z₂=0м; р₂ и р₁=10476 кгс/м² – абсолютное давление в сечении ІІ-ІІ и І-І соответственно; w₁=0,3 м/с и w₂=2,37м/с – скорость движения жидкости в сечении І-І и ІІ-ІІ соответственно;

м.- потери напора в стояке.

Рассмотрим сечения І'-І' и ІІ'-ІІ' (І'-І' – на входе в коллектор; ІІ'-ІІ' – на входе в стояк). Запишем уравнение Бернулли

Таким образом, определили давление

, которое необходимо обеспечить для подъема жидкости до самой крайней точки.

4.5 Расчет коэффициента а для уравнения напорной характеристики

Коэффициент а уравнения напорной характеристики, отвечающий сумме геометрической высоты подачи и приращению пьезометрического напора, выглядит следующим образом:

.

Здесь

; ; z₁=0 м, z₂=3,9м; γ=996 кгс/м³.

м.

5. Построение характеристики сети

Уравнение характеристики сети выглядит следующим образом:

Постоянная а для данной сети рассчитана и равна 7,01м,

м

и значение коэффициента b нам также известно 93 м. ·

Уравнение для данной системы:

Графически зависимость H=f(Q) представлена на рисунке 6.

Рис. 6. Напорная характеристика трубопровода.

Из графика видно, что с увеличением расхода жидкости увеличивается величина внешней удельной энергии, которую необходимо затратить для работы трубопровода при заданных параметрах.

Т.к. a >0, то получение любого расхода требует затраты внешней энергии.

6. Расчет потерь тепла

Найдем потери тепла на один кессон. Вычислим плотность теплового потока

,

где

и - соответственно температура поверхности пластины и теплоносителя (температура набегающего потока), - коэффициенты теплопроводности меди и строительного кирпича.