Розрахунок регулюючого органу

Вихідні дані: Середовище - вода;

Мінімальна витрата Qmin, Qmin=30м3/год

Максимальна витрата Оmах, Qmах=50м3/год;

Температура, t1=70°С.

Параметри траси і середовища приведені в таблиці 5.1

Таблиця 5. 1 - Параметри траси і середовища.

Параметри і характеристика трубопровідної мережі до і після регулюючого органа | Номер дільниці

1 | 2 | 3

Тиск Рн, МПа | | |

Тиск Рв, МПа | | 0.08 |

Тиск Рк, МПа | | 0.08 |

П'єзометричний рівень Нп, м | | 0 |

П'єзометричний рівень Нк, м | | -3 |

Діаметр приєднаного патрубка, мм | | 100 |

Довжина і-ої дільниці, м -до РО

-після РО | 23

32 | 34

6 | 2

Діаметр труби на ділянках траси, мм -до РО

-після РО | 200

100 | 150

125 | 100

Кількість місцевих опорів за типами (до/після ) РО | | |

-засувка | 1/1 | |

-трійник (90 град) | 1/2 | 1/- |

-коліно (60 град) | -/3 | |

-повний поворот при (R/d)=2 на 45° | | 1/2 |

-Плавне звуження труби при d/D=0.6 | | 1/- | 1/-

-Різке розширення труби при d/D=0.8 | | 1/- |

Розраховуємо тиск в кінці траси:

Тиск Рн =0.2+0.02*7=0.34МПа =3.4 кгс/см2,

Рк=0.08МПа=0.8 кгс/см2.

1. Із довідника знаходимо коефіцієнти місцевих опорів:

засувка - =0.8; трійник (90°) - =1.5; коліно (45°) - =45° =0.28; коліно (60°) - =60° =0.52.

Плавний поворот при R/d=2:

на 90° =0.3;

на 45° = = 0.3 = 0.15.

Плавне звуження труби:

при d/D=0.6 =0.08.

Різке розширення труби:

при d/D=0.8 =0.13.

Вибираємо попередньо двосідельний РО, оскільки даний тип РО мають широкий діапазон температур та умовних тисків і використовуються для різних типів середовища.

При втратах тисків необхідно розглянути два можливих варіанти руху потоку: ламінарний і турбулентний. Критерієм, що визначає режим руху потоку є нерівність:

Rе Rекр

де Rе - число Рейнольдса.

Rекр=2000.

При Rед>2000 режим турбулентний, при Rед<2000 режим ламінарний.

Число Рейнольда визначаємо за формулою:

Rе=3540

де v - коефіцієнт кінетичної в’язкості, см2/с;

Q – об’ємна витрата, м3/год ;

Dт - діаметр трубопровода.

Визначаємо Rе для різних ділянок траси до і після регулюючого органа.

1 | 2 | 3

Re1=

Re1= | Re=

Re2=

Re2= |

Re3=

Re3=

Таблиця 5.2 - Число Рельнольдса для ділянки траси до РО.

При Rе>2000 існує вплив в’язкості на втрати і перевіряється можливість кавітації.

Таблиця 5.3 - Число Рельнольдса для ділянки траси після РО

1 | 2

Re1=

Re1= | Re2=

Re2=

За знайденими значеннями Rе знаходимо коефіцієнт опору на тертя - . Коефіцієнт тертя, круглих трубопроводів для турбулентного режиму при 2300<Rе<105 визначається за формулою:

(5.2)

Таблиця 5.4 - Коефіцієнти опору для ділянки траси до РО.

1 | 2 | 3

Таблиця 5.5 - Коефіцієнти опору для ділянки після після РО.

2 | 3

Знаходимо приведені коефіцієнти гідравлічного опору за формулами:

(5.3)

(5.4)

де і, u - номер ділянки трубопровідної мережі;

j, s - номер місцевого опору на і-ій та u-ій ділянці;

Dm - діаметр трубопроводу;

- коефіцієнт тертя;

К - поправочний коефіцієнт на зварювальні шви.

Таблиця 5.6 - Довідникові дані для визначення К0

Dm, мм | 50 | 65 | 80 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | >300

К0 | 1.25 | 1.23 | 1.22 | 1.21 | 1.19 | 1.18 | 1.16 | 1.14 | 1.13 | 1.12

Таблиця 5.7 - коефіцієнти гідравлічного опору для ділянки траси до РО.

1 | 2 | 3

Таблиця 5.7 - коефіцієнти гідравлічного опору для ділянки траси після РО.

1 | 2

Визначимо сумарний приведений гідравлічний коефіцієнт опору :

DРО

тобто

=,

,

,

Визначаємо тиск на вході і виході PО при: максимальній витраті за формулами:

(5.5)

= (5.6)

Р2=Ркп+638к (5.7)

Ркп=Рк+0.1hк (5.8) = 3.4 кгс/см2, тобто:

Ркп =0.8 + 0.1 (-3) = 0.5 кгс/см2,

=3.4-638 *1*1.75*10-8 *502 = 3.372 кгс/см2,

= 0.5 + 638 * 502 * 1 * 98.09 * 10-8 = 2.0645 кгс/см2,

=3.4-638*1.89*10-8*302=3.389 кгс/см2,

0.5+638*112.109*10-8*302=1.1437 кгс/см2,

(5.9)

(5.10)

=3.372-2.0645=1.3075 кгс/см2

(5.11)

=3.389-1.1437=2.2453 кгс/см2

Визначаємо максимальну розрахункову пропускну спроможність клапана із врахуванням коефіцієнта запасу =1.2.

(5.12)

м3/год

Попередньо вибираємо діаметр умовного проходу і Кvy двосідельного клапана.

D=65 мм, Кvу=63 м3/год.

Визначаємо Rе при максимальній витраті:

Rе = 3540 , (5.13)

Rе = 3540 = 0.454 * 106.

Оскільки Rе>2000, вплив в’язкості на витрати не враховуємо; клапан перевіряємо на можливість виникнення кавітації. Обчислюємо коефіцієнт опору клапана:

, (5.14)

Коефіцієнт кавітації Kе знаходимо за кривою; Kе=0.48.

Визначаємо перепад тиску, при якому виникає кавітація:

Ркав= Ке(Р1-РП);

Ркав= 0.48(1.3075-0.05) = 0.636 кгс/см2.

Рmin =1.3075 >Ркав = 0.6036,

а це означає, що попередньо вибраній клапан буде працювати в умові кавітації і не забезпечить принцип максимальної витрати рідини. Тому вибираємо двосідельний клапан Dу=80 мм, Кvу=100 м3/год.

Тоді:

кгс/см2,

= 63.95 <=100.

Отже, клапан за пропускною спроможністю вибраний вірно.

Визначаємо Кvmin :

(5.15)

.

Діапазон зміни пропускної здатності становитиме:

(5.16)

Для двосідельних клапанів оптимальна величина цього співвідношення становить = .

Оскільки <, то частину потоку рекомендується направляти обвідним трубопроводом в обхід лінії з РО.

За каталогом вибираємо клапан двосідельний чавунний; шифр 25Ч 30 НЖМ.