Система воздухоснабжения промышленного предприятия (стр. 3 из 6)
Полученное значение числа Re определяет режим движения потока среды:
· при
< 2320 – ламинарный режим;· при
= 2320÷5000 – переходный режим (режим с перемеживающейся турбулентностью);· при
> 5000 – турбулентный режим.Для примера, определим значение Re на участке А2В2:
Таким образом, имея значения Re=83586, мы находимся в развитом турбулентном режиме (Re>5000) и поэтому возможно применение метода "эквивалентных длин".
Конфигурация сетей сжатого воздуха предусматривает местные сопротивления
, а эквивалентная длина местных сопротивлений является функцией этих сопротивлений.Эквивалентная длина местных сопротивлений, находится по номограмме [1,приложение 3], по известному нам внутреннему диаметру и значениям коэффициентов сопротивления, которые мы принимаем.
· для колена
0,33;· для тройника
1,0;· для вентиля
2,9.4. Определяются общие потери давления на соответствующем участке:
, где 
,lфакт- фактическая длина участка, м.
5. Используя ГОСТ 10704-91 "Трубы стальные электросварные прямошовные", по известному внутреннему диаметру d подбирается труба с наружным диаметром D и толщиной стенки δ, причём D = d + 2δ.
6. Из условий прочности рассчитывается минимальная необходимая толщина стенки трубы:
, гдеРср– среднее абсолютное давление в трубопроводе,
;Dн– наружный диаметр трубы, мм
k=1,7 – коэффициент запаса, будет обеспечивать запас прочности при давлении
0,9МПа:
– предел текучести материала.Минимальная толщина стенки пропорциональна рабочему давлению, наружному диаметру и зависит от свойств металла.
Расчетная толщина стенки сопоставляется с ее действительным значением и при необходимости уточняется за счет выбора в соответствии с ГОСТ другого наружного диаметра трубы.
7. Находиться конечное давление на участке или у потребителя (для ответвлений).
Конечное давление на i-ом участке:
,где i=1…5 – для правой ветки. i=1…4 – для левой ветки.
Конечное давление на предыдущем участке магистрали будет начальным на следующем.
Для участков А1В1, А2В2 в качестве отпускаемого от компрессорной станции принимается давление 0,9МПа.
Давление у i-го потребителя:
, где 
- конечное давление в точке j-го участка магистрали, к которому подключен j-ый потребитель, кгс/см2; 
- потери давления на один погонный метр ответвления, кгс/см2.j=1…9. Конечное давление у прочих потребителей без учета фактической длины воздухопровода определению не подлежит.
Примером применения данной методики может служить расчет участка А2B2 :
Длина участка
;Расход сжатого воздуха на участке А2В2 и соответственно для левой ветки воздухопровода, отходящей от компрессорной станции:
Аналогично для правой ветки и участка А1В1.
Расход сжатого воздуха для последующих участков магистрали определяется по следовательно вычитая значение расхода цеха, который находится на данном участке.
Таким образом, для левого направления магистрали получаем:
,т.к. от участка В2С2 не отходит ни одного ответвления к цехам-потребителям;
; 
; 
;Принимаем скорость движения сжатого воздуха vсж=15 м/с на участке А2В2, тогда скорость при условии всасывания составила νо=135 м/с.
По номограмме (Приложение 4) [1] находим диаметр d и потери давления δP на участке А2В2 в зависимости от выбранного внутреннего диаметра dвн. По ГОСТ 10704-91 принимаем Dн=108 мм,
ГОСТст=2мм, тогда dвн = Dн-2δ=104 мм.Оцениваем действительную скорость сжатого воздуха в воздухопроводе:
,На участке А2В2 находится колено и вентиль. По номограмме 3 [1] получаем соответственно и
м, для данного участка.Общее потери давления на участке А2В2:
, где 
, 
Минимальная необходимая толщина стенки трубы рассчитывается по формуле:
, гдеРср – среднее абсолютное давление в трубопроводе, кгс/см2;
k=1,7 – коэффициент запаса;
– предел текучести материала. 
Выбранная толщина стенки
ГОСТст=2 мм больше, чем минимально необходимая ст=0,337 мм, поэтому уточнение наружного диаметра не требуется.Конечное давление в точке В2:
кгс/м2.Аналогичным образом рассчитываются остальные участки и ответвления. Конечное давление каждого участка определяется с учётом давления на предыдущем. Сопротивление для колена учитывается только на участке А1B1, на всех остальных участках для определения эквивалентной длины учитываются сопротивления вентиля и тройника. В остальном методика сохраняется. Результаты расчета приведены в таблице 2.
На рис. 2 приведена схема воздухоснабжения предприятия с указанием длин участков, расходов воздуха и внутренних диаметров трубопроводов.
В результате проведенных расчетов мы определили, что система воздухоснабжения, отпускающая сжатый воздух с избыточным давлением 0,9 МПа, обеспечит для каждого цеха потребление воздуха с необходимым давлением Р=0,3-0,8 МПа. Для этого необходимы трубы следующих сортаментов: 108х2,0 длиной 180м; 95х2,0 длиной 440м; 88х1,6 длиной 10м; 76х1.4 длиной 60м; 70х1.4 длиной 45 метров; 60х1,4 длиной 75м; 51х1,4 длиной 120м; 48х1,4 длиной 80м; 33х1 длиной 60 метров; 27х1 длиной 145м;26х1 длиной 85м; 30х1 длиной 70м;22х1 длиной 60м; 14х1 длиной 60м.
Прочностной расчет показал, что расчетная толщина стенки трубопроводов не превышает толщин стенок труб, выбранных по ГОСТ для всех участков воздухопровода, и условия прочности обеспечены.
Таблица 2. Сводная таблица результатов аэродинамического и прочностного расчётов
| Участок | l , м |  ,м/с | Vp ,м3/ мин |  Pкгс/ см210-3 | d, мм |  | lэкв,м | lр ,м | Pуч,кгс/ см2x10-2 | Dгостмм |  м/с | Pконеч кгс/ см2 |  , мм | |
| ГОСТ | Рас. | |||||||||||||
| A1B1A2B2B1C1B2C2C1D1C2D2D1E1D2E2E1K1E2K2K1M1l1l2l3l4l5l6l7l8l9Прочцеха:K2M1 | 60305540801208070609545608012075607085145601010 | 15151515151515151515151010101010101010101515 | 6060606048,6749.8845,4047,0831,0046,2026,100,8810,1211,3314,402,103,732,803,274,9042,4724,00 | 1,81,81,81,82,42,52,22,02,82,13,2173,02,82,58,76,07,36,55,02,33,5 | 106.5106.5106,5106,594,594,591,192,574,592,1701447,249,557,522,029,025,527,032,587,065,0 | 3,233,231111111112,92,92,92,92,92,92,92,92,92,92,9 | 13134,54,54.04.03.63,52,93,72,61,04,54,85,91,62,31,92,32,610,06,9 | 73,043,059,544,584,0124,083,673,562,998,747,661,084,5124,880,961,672,386,9147,362,620,016,9 | 13,147,7410,718,0120,1631,0018,3914,7017,6120,7215,23106,725,3534,9420,2253,5943,3863,4395,7431,304,605,91 | 108108108108959595957695761451516022332727338876 | 13,0913,0913,0913,0913,8614,2112,9313,4113,6513,1611,4914,3510,2811,5110,3812,389,1610,5712,3312,0313,9310,57 | 8,868,928,768,848,558,538,378,388,198,178,047,318,588,418,177,517,747,897,607888,137,98 | 2,02,02,02,02,02,02,02,01,42,01,41,01,41,41,41,01,01,01,01,01,61,4 | 0,350,350,350,350,310,310,310,310,250,310,250,040,170,170,200,070,110,090,090,110,250,23 |
