Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Рассчитать однокамерный электродуговой плазмотрон с гладким выходным электродом — анодом. Электрическая мощность плазмотрона Оз= = У1=300 кВт. Воздух нагревается от комнатной температуры до 7з=3000 К прн выходном давлении р=5.10' Па, чему соответствует ЛЬ вЂ” 3,56.10о Дж/кг. Мощность потока энтальпии рабочего тела и соответствующий расход равны: (16.8.18) Оз=з)с)з, 'О=с)з/лй. Диаметр канала плазмотрона выбирается из условия отсутствия теплового запирания потока рабочею тела, г.
е. на выходе из аппарата скорость течения должна быть меньше скорости звука Обычно принимается 30 зв-иый запас надежности по диаметру канала, т. е. около 70 в по проходному сечению. Этим условиям соответствует формула (16.8.19) 11=1 50з'(урр) Определению подлежат: ток 1 или напряжение У; длина канала плазмотрона Е, которая должна быть выбрана несколько больше расчетной линии электрической дуги Ем коэффициент полезного действия ть расход рабочего тела гз' и диаметр канала плазмотрона !7 — всего пять величин, связанных формулами (1681), (16.8.10), (16811), (16.8.18) и (168.19). При заданных тер. модинамических параметрах состояния воздуха плотность рабочего тела р =0,58 кг/м', показатель адиабаты 7=1,2 Итерация может начинаться с задания вероятного значения КПД плазмотрона — в данном случае примем и=0,8.
Тогда Яз=0,8 300 10'=2,4 10' Вт; 0=2,4.10'/(3,56.10')=0,067 кг/с; !7=1,5.0067о з(1,2.058 5 !О')-'"=00!6 м Подставляя в (168.1) У=!)з/1, имеем 3 61. ! 0-бЯьбзС вЂ” о бзр-з зб11-оп 4 (16.8.20) Для полученного значения расхода воздуха находим 1=361.10 з(3.10з)з зз.0057-о зб, (5 10б)-о вз.О ОИ-о об=219 Ак длина начального участка электрической дуги 1.з.в=22 0,067о " 0,016"/(1+3,76 10-'219/0,016) =0,33 м; 327 1 — В полная расчетная длина Е=ОЗЗ+5 0016=04! м; — =585 10-ь)( Х219о,ьь(5 10ь)о,з 0067-о,ьь 0016 — а,з 04!а,ь 0346.
ь! 074 Для следующего шага примем 0=0,73, чему соответствуют значения: 6=00615 кг/с; Р 00153 м; 7=235 А; Е=0295+5 0015=0,37 и; 0=073— расчет практически сошелся. Подробнее о электродуговых плазмогенераторах см. (!4.2, 16 6, !6 7, 16.16, ! 6.20). 169. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ бр=2 АРР (!6.9.1) где ь — номер протяженного или локального (местного) гидравлического сопротивления тракта данного теплоносителя. Линейные сопротивления, рассредоточенные по участку длиной Е с эффективным диаметром Р, рассчитываются по формуле йр ТЕн йР— =р +р(!в йх 2Р йх (16.9.2) Прн постоянном массовом расходе теплоносителя (Р=лРзрУ/4=сонь!): йП 40 ( ! йр 2 йР ( + йх и ь рзРь йх РРз йх ) (!6.9.3) йр=( — р) йт+( ) йр.
Таким образом, при пр/ра«! можно учитывать только изменение плотности с изменением температуры теплоносителя по его движению, 326 Прямой гидравлический расчет определяет перепады давления по тракту каждого теплоносителя от входа в аппарат до выхода из него и соответствующую мощность перекачивающих агрегатов (насосов, компрессоров, вентиляторов и т.
п.). Обратный расчет имеет целью выбор проходных сечений аппарата при заданном перепаде давлений (имеющейся мощности на перекачку теплоносителей). Основные потери давлений обычно имеют место в элементах конструкции, образующих собственно теплообменную поверхность (гладкие прямые и изогнутые каналы, оребренные или снабженные специальными устройствами для интенсификации теплообмеиа на поверхности) Общий перепад давлений в аппарате внлючает в себя также сопротивления входных и выходных патрубков, трубных досок, коллекторов, пакетов труб и т. п, п,а« 27/х( уао уго о,ойа у«п уап гпо огпу гао аоа хоп «ао а 7а вао гоа вап хааа угаа уаоу гааа аппп «аао баоп ваао угооа !паап о,ага о,ог папуа п,пу Рис.
16.21. Коэффициенты сопротивления для стальных промышленных труб: — — — — гранина перехода н квадратичному закону сопротивления Полный перепад статических давлений между сечениями 1 и 2 (между входом и выходом на т-м участке аппарата или системы аппаратов): 2 7 Р1*йх 1 1 бр=-б ~~ —,+ —,— —,), (!6.9.4) ~Ч,) 2рма ра !сна р! (!хауз ! где ()(х) — текущее значение плошади проходного сечения аппарата для рас. сматриваемой среды; Ье — характерный для данной геометрии канала коэффициент гидродинамического сопротивления (например, для нруглой трубы йе=~/17, дЛя ПОПЕрЕЧНО ОбтЕКаЕМОГО ПаКЕта цИЛИНдрО — КОЭффИцИЕНт Ь* дпя данного ряда).
Значения гь' берутся по данным предыдущих глав, в которых описываются характерные течения и формы теплообмениых поверхностей Технически швроховвтыв поверхности обычно имеют некоторый спектр шероховатости, обусловленный технологией изготовления. Значения коэффи. циента гидравлического сопротивления для разных отношений диаметра тру.
бы к высоте шероховатости Л приведены на рис. 1621. Ниже приведены некоторые данные для труб, выпускаемых отечественной промышленностью; Средние значения эквиваяентнои шероховатости Л, мм Стальные трубопроводы Трубопроводы из новых труб, в том числе станционные паропроводы перегретого пара .
. . . . . . . 0,06 Теплофикационные паропроводы перегретого пара и водяные теплопроводы при деаэрации и химической очистке подпиточиой воды . . . . . . . . . . . . . 0,1 Паропроводы насыщенного пара и водяные теплопроводы при незначительных утечках воды (до О 5 ь(е) и деаэрации подпитки................ 0,2 Паропроводы, работа!ощие периодически (с простоями), и кондснсатопроводы с открытой системой возврата конденсата 0,5 Воздухопроводы сжатого воздуха от поршневых компрессоров и турбокомпрессоров .
. . . . . . . . . 0,8 Конденсатопроводы, работающие периодически водяные теплопроводы при отсутствчи деаэрации и химической очистки соды и при больших утечках из сети (до 1,5 — 3 е!ь) . . . 1,О Нестаяьные металлические трубы Чистые цельнотяиутые трубы из латуни, меди и свинца 0,0015 †,01 Новые чугунные трубы с залитыми и хорошо заглажсн- ными стыками.........,... 0,3 Менее аккуратно уложенные новые или очищенные чугун- ные трубы.............. 0,45 Неметаллические трубы и каналы 0,0015 — 0,01 0,0! — 0,03 0,5 — 0,8 0,025 — 0,05 О,!0 0,45 — 6,0 0,8 — 6,0 0,8 — 9,0 Чистые трубы из стекла Резиновый шланг Прорезиненный льняной илн пеньковый шланг Каналы из березовой фанеры (продольной) То же из сосновой .
Керамические трубы Кирпичная кладка на цементном растворе Бетонированные каналы Перепад давления в местном сопротивлении определяется по формуле (16.9.5) где характерная скорость течения вычисляется для проходного сечения. Местные сопротивления связаны с резкими изменениями площади нли формы сечения канала. В таких местах в потоке возникают отрывы пограничного слоя, вихри и тому подобные неупорядоченные течения, вызывающие интенсивное рассеяние энергии на сравнительно коротких участках тракта (Ль/О 6 †: 10). Так как механизм потери энергии в данном случае связан, в основном, не с вязким трением, а с действием инерционных сил, то коэффициент местного сопротивления определяется геометрией данного места тракта и зависит от вязкости только в области малых чисел Йе.
Ниже приводится данные о местных сопротивлениях, встречающихся в теплообмениых аппаратах, составленные по (7.3, 9.3]. Резкие изменения площади сечения, вход потока в трубы и каналы и выход из них, При резком изменении площади сечения канала расчет коэффициента сопротивления ведется по данным рис. 16.22.
Рнс. 16.22. Коэффициенты сопротявлення прц внезапном изменении сечения (относятся к скорости в меньшем сечении): 1 — при увеличении сечения; у — нри уменьюенни сечения п,а 00 Ое У О,Е 00 ОФ 03 О,Я п,г Рнс. 16.23. Коэффициенты сопротивления прямого входа в трубу, удаленного от места ее заделки и пг п,г 00 П,у гХУз 095 а,аа 0,00 0,00 цта и, 70 О ба 0,00 и ЦОУО а,пгч Цап Цара 01лг п,апа Зависимость коэффнцнента сопротивления прямого входа от относительного расстояния входного отверстия до стенки, в которую заделана труба, дана на рис.
16.23. Для случая заделки входа н капал заподлнцо со стенкой к=0,5. Коэффициенты сопротивления заделанных н незаделанных в стенку коллекторов, профилированных по дуге окружности, определяются по рнс. 1624. Для коллекторов с прямыми образующими (конические коллекторы) коэффнцяенты сопротивления вычисляются по рнс 1625. Для промышленных установок целесообразно использовать коннчеснне коллекторы с относительной длиной 1/0ч не более 0,2 — 0,3 н с углом сужения ~р=40-ь-80. г,а а,в п,г а,п уг аг5 п,в а,4 П,4 п,ю а,г П,4 оу Ва Ва таа Уга Убп Упа ПттаР а) о го ба цд а,в об а,г Ва Ва Уаа тгп Убо Упа тат гРПД ф сопротивления конических коллекторов с торцевой стенкой (а) и без нее (б) о гп йо Рис. 16.26.
Коэффициенты а аг па ап пв лго, Рис. 16.26. Зависимость коэффицисн. та и от относительного расстояния а апе агг агп д/0~ для входа с экраном Рис. 16 24. Коэффициенты сопротивления коллекторов, профилированных по луге окружности радиуса г: 1 — без торцевой стенки, неточеный; 3 — то же, точеный; а-с торцевой стенкой, неточеный В том случае, когда вход в канал с площадью сечения Р~ происходит не из неограниченного объема, а из канала с большей, но соизмеримой площадью сечения Ро, коэффициент сопротивления входа, отнесенный, как обычно, к меньшей площади сечения Рь определяется по формуле (= 1! (1 — Р! /РО), (16.9.6) где ~~ принимается в зависимости от формы входа по соответствующим графикам (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
