Проектирование системы охлаждения кессонов печи взвешенной плавки

Контролируемыми параметрами обычно являются температура воды на коллекторе и на выходе из отдельных деталей, расход воды на детали, давление воды на коллекторе.

Температура замеряется обычно термометрами сопротивления, расход – дроссельными расходомерами или счётчиками, давление – пружинными манометрами. На случай перегрева воды в какой – либо детали и понижения давления на коллекторе преду

сматривается сигнализация (световая, звуковая).[1]

2. Модель расчета

В данном разделе представлен план выполнения расчетов для системы охлаждения кессонов реакционной шахты печи взвешенной плавки. Данная модель будет использоваться в следующем разделе.

1) Расчет начинаем с общих параметров системы охлаждения: числа кессонов в ряду, длин змеевиков рядового и фурменного кессонов.

2) Расчет сопротивлений для каждого кессона, стояка, коллектора и всей системы в целом ведем по формулам, приведенным в теоретической части. В данном расчете имеются неизвестные величины (число Рейнольдса, динамическая и кинематическая вязкости, толщина ламинарного подслоя, коэффициент трения, коэффициент местного сопротивления).

3) Расчет общих потерь для каждого кессона, стояка, коллектора и всей системы в целом ведем по формулам, приведенным в теоретическом разделе. Все неизвестные величины для этих формул уже будут рассчитаны в предыдущем пункте плана.

4) Решение уравнений Бернулли, определение давлений в кессоне, стояке и на входе в систему.

5) Расчет коэффициента а для построения напорной характеристики сети.

6) Построение характеристики сети.

7) Определение потерь тепла.

2.1 Расчёт потерь напора на трение

Потери напора на трение имеют повсеместный характер. Они вызваны как действием сил вязкости между отдельными слоями жидкости, движущимися с различными скоростями, так и соударениями частиц жидкости со стенками трубопровода.

Величина потерь напора на трение в круглых напорных трубопроводах обычно рассчитываются по формуле, которая носит название Дарси – Вейсбаха:

, (1)

где - длина трубопровода; d – его диаметр; - коэффициент гидравлического трения, или коэффициент трения, определяемый рядом условий, в первую очередь режимом движения жидкости.

Расход жидкости при заданной скорости движения находится по формуле:

Q=FW (2)

где F– площадь поперечного сечения трубопровода (), а - объёмный расход жидкости ([]=м3/ч).

Теперь можно определить режим движения жидкости. Количественной мерой режима движения жидкости является так называемое число Рейнольдса . Его численное значение зависит от соотношения трёх величин: расхода или средней скорости потока W, размера поперечного сечения, в частности диаметра d (если рассматривается круглый трубопровод), и вязкости жидкости :

, (3)

Число является безразмерной величиной, в этом можно убедиться, подставив в выражение (3) размерности величин: . Границей перехода из одного режима в другой считается значение =2320. При режим движения ламинарный, при - турбулентный режим.

Для случая ламинарного режима движения в выражение (1) подставляется . Таким образом, при этом режиме не является постоянным для данной жидкости и данного трубопровода, а зависит от скорости.

На величину при турбулентном режиме существенно влияет наличие около стенки трубопровода тонкого ламинарного подслоя жидкости. При определённых условиях этот подслой играет роль смазки, препятствующей непосредственному взаимодействию частиц жидкости турбулентного ядра потока с шероховатостями поверхности стенки.

Влияние ламинарного подслоя зависит от соотношения между его толщиной и характеристиками шероховатости стенки. Когда много больше средней величины выступов шероховатости, частицы жидкости ядра потока не соприкасаются со стенкой. Такие трубы носят название гидравлически гладких. Если меньше абсолютной шероховатости, то частицы, обладающие высокой скоростью, непосредственно соприкасаются с выступами. Такие трубы называют гидравлически шероховатыми.

Состояние стенки оценивается величиной эквивалентной шероховатости , под которым понимают такую высоту выступов шероховатости, образованной песчинками одинакового размера, которая даёт ту же величину , что и интересующая нас стенка.

Для гидравлически гладких труб формулы соответственно Блазиуса и Никурадзе

(4)

,(5)

причём первая даёт хорошие результаты при , вторая при .

Для гидравлически шероховатых труб формула Никурадзе:

;(6)

При использовании формул (4) – (6) необходимо определить, в какой области работает данная труба, подсчитав толщину ламинарного слоя , например, по уравнению (7) и сравнив её с эквивалентной шероховатостью трубы.

; (7)

Определив коэффициент трения по формуле (1) находим величину потерь.

2.2 Расчёт местных потерь напора

Помимо потерь напора на трение, которые имеют место по всей длине трубопровода, при движении жидкостей и газов возникают потери напора в местах локальных возмущений потока, вызванных разного рода изменениями в направлении движения жидкости, изменениями сечения, наличием преград на пути движения и т.д Эти потери носят название местных потерь напора, а причины, их вызывающие, называются местными сопротивлениями.

 Скачать реферат