Додаток до практичних

Додаток 1
Приклад числових розрахунків до виконання завдання практичної роботи №1

Завдання: розрахувати регулюючий орган, якщо задані:

-тиск на вході в трубопровідну сітку, Р_п =4.5кгс/см²;

-тиск на виході з трубопровідної сітки, Р_к =2.5 кгс/см²;

-межі регулювання об’ємної витрати рідини Q_max =25, Q_min =17м³/год, які повинен забезпечити шуканий регулюючий орган (РО),

-температура матеріального потоку -Т₁ =23⁰С .

-довжина відрізку трубопроводу, l₁ = 3.5, l₂ = 6.5, м;

-різниця висот розташування входу трубопровідної сітки відносно осі РО, h_п = 1.7 м;

-різниця висот розташування виходу трубопровідної сітки відносно осі РО h_к=2.6 м.

Розрахунок:

1.Знаходимо для даної речовини:

· для рідини – густину при температурі транспортування r=1.02 г/см³;

· кінематичну в’язкість n = 0.55(см²/с).

2.Задаємось допустимою швидкістю речовини в трубопроводі , виходячи з рекомендованих діапазонів:для рідин [w] від 1 до 2 м/с.Нехай w = 1.5 м/с;

3.Визначаємо орієнтовний діаметр трубопроводу:

отримане значення округлюємо до найближчого більшого стандартного значення: D_T = 80 мм.

4.Визначити приведені коефіцієнти гідравлічного опору ділянок трубопроводу до РО - x_п і після РО - x_к по формулі:

де i - номер ділянки трубопровідної сітки з умовним діаметром D_ті;

N = 2 – кількість ділянок трубопровідної сітки;

D_ті= 80 мм – умовний діаметр і-ої ділянки;

К₀ = 1,25 – корекційний коефіцієнт на зварні стики і фланці;

l_i – довжина відрізку трубопроводу і-ої ділянки, l₁ = 3.5 м, l₂ = 6.5 м;

l = 0.052 – коефіцієнт тертя стінки;

j – коефіцієнт j–го місцевого опору і-ої ділянки. Для прямолінійної ділянки:

j = 0,1, для коліна під кутом 90⁰ j = 0,15

5.Визначаємо число Re за формулою :

Коефіцієнт тертя визначаємо за формулою при ламінарному (2006<2320) режимі:

6. Перевіряємо, чи не виходить дійсна швидкість потоку в трубопроводі за межі допустимого.

Дійсна швидкість потоку в трубопроводі визначається при максимальній витраті, згідно формули для рідин

Обмеження швидкості потоку на вході РО: 5 м/с – для рідин, отже реальна швидкість не перевищує гранично-допустимої.(1.39<5)

7.Визначаємо тиски на вході р₁ і виході р₂ РО, перепади тисків на РО Dр_ро і трубопроводі Dр_т при максимальній витраті, кгс/см² :

,

,

де h_п = 1.7 – різниця висот розташування входу трубопровідної сітки відносно осі РО, м

,

,

де h_к = 2.6– різниця висот розташування виходу трубопровідної сітки відносно осі РО, м

Dр_ро = р₁ – р₂ = 4.58 – 2.32 = 2.26,

Dр_т = р_1пр – (р_2пр + Dр_ро) = 4.67 – (2.23 + 2.26) = 0.18 ,

8. Обраховують максимальну розрахункову пропускну здатність :

9.Вибір типорозміру РО: за значенням максимальної пропускної здатності вибираємо клапан регулюючий двосідельний з мембранним виконавчим механізмом 25с94 (96) нж (рис.1) з умовною пропускною здатністю =25 м³/год.

Рисунок 1. Клапан регулюючий двосідельний з мембранним виконавчим механізмом 25с94 (96) нж.

Вибираний РО типу: клапан регулюючий двосідельний з умовною пропускною здатністю =25 м³/год, найближчою більшою стосовно отриманого значення , помноженому на коефіцієнт запасу

.

25>16.8

D_y = 50 мм. Це задовольняє умову 0.25D< D_y <D, тобто 20< 50<80

Перевіряємо вплив в’язкості рідини на пропускну здатність обраного РО.

Визначаємо число Re_y , віднесене до умовного проходу вибраного РО

Оскільки >2320, то поправочний коефіцієнт на вплив в’язкості рідини =1, а коефіцієнт запасу в межах 1.1…1.2. Нехай =1.1

Рисунок 2. Значення коефіцієнта для різних виконуючих механізмів:

1 - двосидельних; 2 - односидельних; 3 - заслінкових

Так як (18.48<25) вибір РО вважаємо закінченим.

Проводимо перевірку РО на критичні умови експлуатації.

Для потоку рідини перевіряємо РО на можливість виникнення кавітації:

визначаємо коефіцієнт опору РО

де .

Рисунок 3. Залежність коефіцієнтів кавітації і від коефіцієнта гідравлічногоопору .

1 - для двосидельних виконавчих механізмів і односидельних (подача рідини на затвор);

2 - і для односидельних (подача рідини під затвор);

3 - для двосидельних виконавчих механізмів і односидельних (подача рідини на затвор)

Згідно рис. 3 знаходимо коефіцієнт кавітації =0.45, потім розраховуємо максимально припустимий перепад тисків

Оскільки , то вибраний РО буде працювати в кавітаційному режимі.

За графіком (рис. 3) знаходимо критичний коефіцієнт =0.55 і розраховуємо критичний перепад тисків у РО

Максимальна пропускна здатність вибраного РО в кавітаційному режимі:

Висновок: за вхідними даними не можливо вибрати РО, уникнувши кавітаційного режиму. Можна було б вибрати інший РО з ще більшою умовною пропускною здатністю і розрахунки повторювати до досягнення ламінарного режиму, але витрата вибраного РО і так є максимально допустимою згідно вхідних даних. Тому вибір РО можна вважати закінченим.