Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Механика жидкости и газа» для студентов специальности 5В071700 «Теплоэнергетика (стр. 3 )

При повороте на любой угол а можно приближённо принимать

ζкол = ζ90°·a, (12)

где ζ90° - коэффициент сопротивления при повороте на 90°;

а - коэффициент, зависящий от угла поворота α.

Величину коэффициента α при α < 90° можно определять по формуле а = sinα, (13)

при α> 90° - по формуле

a = 0,7 + 0,35(α/90°). (14)

Постепенное расширение трубопровода (диффузор)

Коэффициент сопротивления для конически расходящихся переходных конусов (диффу­зоров) зависит от угла конусности и соотношения диаметров. Для коротких диффузоров ко­эффициент сопротивления, отнесённый к скорости в узком сечении, определяется по формуле

ζдиф = (15)

где - коэффициент смягчения при постепенном расширении, значения которого приведены в таблице 5.

Рисунок 9 — Постепенное расширение трубопровода

Таблица 5 — Средние значения коэффициента смягчения для диффузоров

α, град	8	10	12	15	20	25
	0,14	0,16	0,22	0,3	0,42	0,62

Постепенное сужение трубопровода

Коэффициент сопротивления для сходящихся пере­ходных конусов (конфузоров) зависит от угла конусности и соотношения диаметров. Для коротких конусов он может быть найден по формуле

Рисунок 10 — Постепенное ζконф = φ(1/ε — 1)2 , (16)

сужение трубопровода

где ε - коэффициент сжатия струи, определяемый по формуле

ε = (17)

φ - коэффициент смягчения при постепенном сужении, значения которого приведены в таб­лице 6 в зависимости от угла конусности α.

Таблица 6 - Средние значения коэффициента смягчения φ для конфузора

α,град	10	20	40	60	80	100	140
φ	0,40	0,25	0,20	0,20	0,30	0,40	0,60

Переходные конусы (диффузоры и конфузоры) применяются для соединения подводя­щих и отводящих патрубков к корпусу теплообменника для уменьшения гидравлических по­терь, как это имеет место, например, в водоводяном подогревателе по МВН.

Теплообменники. Приведённые выше данные о коэффициентах местных сопро­тивлений относятся к движению жидкости с нормальным (выровненным) полем скоростей. В теплообменных аппаратах местные сопротивления расположены настолько близко одно к другому, что поток между ними не успевает выравниваться, поскольку вихреобразования, возникающие при проходе через местное сопротивление, сказывается на значительном про­тяжении вниз по потоку. В результате взаимного влияния местных сопротивлений значения их коэффициентов сопротивления отличаются от рассмотренных выше, когда каждое мест­ное сопротивление исследовалось отдельно. Значения коэффициентов местных сопротивле­ний отдельных элементов теплообменных аппаратов, полученные непосредственным изме­рением в теплообменных аппаратах, приведены в таблице 7 (таблица 1-4 [4]).

Таблица 7 - Значения коэффициентов местных сопротивлений отдельных элементов теплообменных аппаратов

Наименование местного сопротивления	ζ	Отнесён к скорости
Вход в камеру через входной патрубок (внезап­ное расширение и поворот потока) и выход из камеры (внезапное сужение и поворот)	1,5	В патрубках входа и выхода
Поворот на 180° между ходами через промежу­точную камеру	2,5	В трубках
Поворот на 180° через колено в секционных по­догревателях (например МВН)	2,0	В трубках
Вход и выход в трубки из камеры	1,0	В трубках
Поворот на 180° в U-образной трубке (змеевик ко вый теплообменник)	0,5	В трубках
Вход в межтрубное пространство с поворотом потока на 90°	1,5	В межтрубном пространстве
Выход из межтрубного пространства с поворо­том потока на 90°	1,0	В межтрубном пространстве
Поворот на 180° через перегородку в межтруб­ном пространстве	1,5	В межтрубном пространстве
Переход из одной секции в другую (межтруб­ный поток)	2,5	В межтрубном пространстве
Огибание перегородок, поддерживающих трубы	0,5	В межтрубном пространстве

Коэффициенты потерь входа в камеру через входной патрубок и выхода из камеры через выходной патрубок относят к скорости во входном или выходном патрубках, которая опре­деляется по формуле

(18)

где Апат = πd2 /4 — площадь проходного сечения патрубка, м2 ;

G — массовый расход жидкости, кг / с;

ρ — плотность жидкости (газа), кг / м3 .

При расчёте потерь внутри трубок все коэффициенты местных потерь относят к скоро­сти внутри трубок, которая определяется по формуле

wт = zG/(ρAтnт), (19)

где Ат = ndв2 / 4 - площадь проходного сечения одной трубки;

dв - внутренний диаметр трубки; пт — общее число трубок в теплообменнике; z - число ходов; пт / z- число трубок в одном ходе.

2.2 Методика расчёта трубопровода с параллельным соединением

Сложными трубопроводами называют разомкнутые или замкнутые сети, часто с уравни­тельными резервуарами, теплообменными или другими аппаратами. Характерной особенно­стью сложного трубопровода является наличие разветвлённых и параллельных участков. Гидравлический расчёт таких сетей с учётом меняющегося во времени расхода в соответст­вии с производственными требованиями эксплуатации той или иной системы представляет очень сложную задачу, такие расчёты рассматриваются в специальных курсах (водоснабже­ние, вентиляция, отопление и др.).

Из всех возможных схем сложных трубопроводов в данной работе рассматривается па­раллельное соединение — случай, когда трубопровод в некоторой точке разветвляется на не­сколько труб, которые затем вновь соединяются в одной точке; массовый расход G0 общего трубопровода до деления и после объединения труб, очевидно, один и тот же. Для упроще­ния расчётов рассматриваем изотермическое течение несжимаемой жидкости (газа).

Основной задачей при расчёте трубопровода с параллельным соединением является оп­ределение расходов G1, G2, ... Gn в параллельных ветвях трубопровода и перепада давле­ния между точками разветвления и соединения труб ΔрΣ (последнее необходимо для расчё­та мощности насоса или вентилятора), если известны общий расход G0 и конструктивные характеристики трубопроводов.

Суммарные потери давления при движении жидкости (газа) для каждой параллельной ветви одинаковы и складываются из потерь давления на трение Δpтр и потерь на местные со­противления Δpм. п: