ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Наивыгоднейший диаметр трубопровода. Диапазоны рекомендуемых скоростей из "Общий курс процессов и аппаратов химической технологии" Наименее сложными являются рещения задач о простом трубопроводе. Методы и результаты этих решений используются при расчете сложных трубопроводов. Поэтому первоначально рассмотрим методы расчета простого трубопровода. [c.168] Будем здесь анализировать течение жидкости по трубопроводу под действием перепада давлений, возникающего за счет разницы напоров — геометрических, пьезометрических и скоростных (рис.2.18) работа других побудителей движения изучается в последующих разделах учебника. Пусть длина прямых участков трубопровода /, сечения резервуаров и трубопровода (соответственно /ь и /), вид и число местных сопротивлений — известны. Требуется связать расход жидкости V (или ее скорость в трубопроводе и ) с напором и геометрическими характеристиками тру провода. [c.168] Заметим, что скоростные напоры в резервуарах на уровне свободных поверхностей 12/(2 ) и 22/(2 ), как правило, пренебрежимо малы в сравнении с другими составляюиими уравнения (а), поскольку /1, /, часто при анализе напоры и 1,2/(2 ) опускают. [c.168] Потери напора складываются из сопротивлений движению жидкости на прямых участках трубопровода и на местных сопротивлениях. Первые могут быть записаны в форме уравнений Дарси — Вейсбаха, а вторые — по-разному (в зависимости от используемого подхода — см. разд. 2.2.6). [c.169] Здесь индекс при соответствует виду местного сопротивления (вход в трубу, задвижка, диафрагма, кран, расширение,. . . , выход из трубы). Разумеется, при наличии прямых участков разного диаметра необходимо фиксировать разные скорости жидкости на этих участках (пересчет скоростей — по уравнениям расхода). [c.169] Заметим задачи 1—3 и 5, как правило, выступают в качестве проектных, задача 4 — в качестве эксплуатационной задача 6 на практике встречается редко, это преимущественно учебная задача. [c.170] Попытка использовать уравнение (2.31), предварительно выразив Х.Г через Ке (и записав выражение для Ке), приводит для турбулентных режимов к громоздким уравнениям дробных степеней, аналитически не разрешимым. Рациональным представляется следующий путь решения обратных задач (продемонстрируем его применительно к использованию коэффициентов 4, при использовании 4, — подход аналогичен). [c.171] Аналогично решается задача проектирования, когда расчету подлежит диаметр трубопровода. [c.171] Заметим, что для ламинарных течений (на практике — нечастый случай) итерационных расчетных проблем нет, поскольку прямо можно воспользоваться линейной формулой Гагена— Пуазейля. [c.171] На основе этих уравнений решаются прямые задачи (определение ДЯ, в. редких случаях / )и обратные (определение У л 1). Решение обратных задач по (2.32а) также ведется итерационными методами. [c.172] Проблема оптимизации диаметра трубопроводов, аппаратов и выбора рациональных режимных хара1сгеристик их функционирования в химической технологии ставится и решается весьма часто. Прежде всего с ней встречаются при проектировании (при эксплуатации — редко), когда задача не полностью определена не хватает значения к или и-, чтобы замкнуть при решении систему уравнений связи. В расчетном плане эта проблема возникает и при осуществлении итерационных расчетов — это вопрос о стартовых значениях параметра скажем, в каких разумных пределах целесообразно задаться скоростью, начиная итерационную процедуру расчета трубопровода. [c.172] Подход к решению проблемы является общим для многих гидродинамических, тепло- и массообменных процессов. Он базируется на сопоставлении капитальных и эксплуатационных затрат. [c.172] Заметим в учебниках иногда ошибочно определякуг dopt как абсциссу точки В несмотря на возможную близость в каких-то случаях к d u диаметр d , отвечающий равенству капитальных и эксплуатационных затрат, вообще говоря, никакого технологического интереса не представляет. [c.173] Практика реальных расчетов показывает, что для относительно невязких жидкостей (типа воды, низкомолекулярных углеводородов, таких как бензин и керосин, низшие спирты, не очень концентрированные растворы и др.) при выборе диаметра вблизи opt скорости жидкости в трубопроводах получаются в диапазоне 0,5 — 3 м/с. При течении газов рекомендуется брать скорости на порядок выше — в диапазоне 5—30 м с при этом энергетические затраты по (2.17а) остаются приемлемыми, поскольку у газов значения плотности р на 2 — 3 порядка ниже, чем у жидкостей. Именно в указанных диапазонах целесообразно принимать стартовые значения скоростей (или на их основе — стартовые значения V ж d) при итерационном решении обратных задач. [c.173] При проектировании аппаратов чаще всего (если нет специальных ограничений) скорости рекомендуется выдерживать в 3 — 5 раз ниже, чем для трубопроводов. [c.173] Вернуться к основной статье