Гидравлический расчет системы водяного охлаждения промышленного предприятия.

Саратовский государственный технический университет

Кафедра «Гидравлика, гидравлические машины и водоснабжение»

Расчетно-графическая работа:

Гидравлический расчет

системы водяного охлаждения промышленного предприятия.

Выполнил:

студент ПТЭ-22 Ахмедов М.

Проверил:

доц. каф. ГГВ

Береда Н.Н.

Саратов 2011

Реферат

Расчетно-графическая работа содержит 26 страниц печатного текста, 2 рисунка, 1график, 7 таблиц, 3 наименования использованной литературы.

Ключевые слова: водосборный резервуар; градирня; мощность; насосы; питающий трубопровод; потеря напора; расход; расходные характеристики; теплообменники; сбросной трубопровод. Объект – система водяного охлаждения промышленного предприятия.

Цель работы – провести гидравлический расчет системы водяного охлаждения промышленного предприятия.

Содержание

Реферат……………………………………………………………….…………2

Содержание……………………………………………………………………..3

Введение………………………………………………………………………...4

Основная часть

Глава 1. Гидравлический расчет группы теплообменных аппаратов………7

1.1. Аналитический способ расчета..…......................…………………8

1.2. Графический способ расчета...............………………………….....9

Глава 2. Гидравлический расчет системы трубопроводов водяного охлаждения ……………………………………………………………………12

2.1. Определение расходов по участкам питающих и сбросных трубопроводов………………………………………………………….12

2.2. Определение диаметров по участкам питающих и сбросных трубопроводов………………………………………………………….13

2.3. Определение длин участкам питающих и сбросных трубопроводов………………………………………………………….15

2.4. Определение потерь напора по участкам питающих и сбросных трубопроводов………………………………………………………….15

2.5. Определение необходимого напора для работы системы водяного охлаждения…………………………………………………..17

Глава 3. Гидравлический расчет насосной установки……………………...19

3.1. Гидравлический расчет всасывающей линии……………………19

3.2. Гидравлический расчет напорной линии………………………...21

3.3. Определение мощности насосной установки……………………22

Заключение…………………………………………………………………….23

Список использованных источников………………………………………...25

Введение

              Система водяного охлаждения на многих промышленных предприятиях обеспечивает бесперебойное обращение и поступление охлажденной воды к требующим охлаждения промышленным установкам. Итогом данной расчетно-графической работы является определение численного значения потребляемой мощности и подбором  подходящего расчетам типа насосной установки. Чем рассчитанная потребляемая мощность при заданных плановых размерах трубопроводов  и расходах воды будет меньше, тем выше будет процент энергосбережения, и тем использование именно этой заданной системы водяного охлаждения на промышленном предприятии наиболее экономически выгодно. 

При заданных плановых размерах трубопроводов и расходах воды каждой группы теплообменных аппаратов осуществляются гидравлический расчет теплообменных аппаратов аналитическим и графическим способами, гидравлический расчет системы трубопроводов водяного охлаждения, состоящий в определение расходов по участкам питающих и сбросных трубопроводов, их диаметров и потерь напора в них. На основании полученных данных производится расчет насосной установки, итогом которого является определение мощности насосной установки, необходимой для питания всей системы водяного охлаждения.

На рис. 1 представлена схема системы водяного охлаждения промышленного предприятия. Вода из резервуара Р, после её охлаждения в градирне Г, подается насосами по всасывающему трубопроводу lвс и напорному трубопроводу lн в питающую сеть трубопроводов в системы водяного охлаждения lох (точка г). По питающему трубопроводу охлажденная вода направляется к каждой группе теплообменных аппаратов. Отбирая в теплообменных аппаратах тепло, нагретая вода по сбросным трубопроводам, подается в градирню Г, где она охлаждается и собирается в резервуар Р, откуда вновь начинается её движение  в системе водяного охлаждения. Благодаря замкнутому циклу охлаждения, вода является оборотной и по мере её испарения и утечек, пополняется свежей водой. При непрерывном движении в системе водяного охлаждения вода загрязняется, и потому необходима её очистка. На схеме показана установка двух насосных агрегатов – Н. Один насосный агрегат является рабочим (он обеспечивает непрерывную подачу охлаждающей воды), второй – резервным (он работает только в случае выхода из строя работающего насоса), для обеспечения бесперебойности охлаждения. Каждая группа теплообменных аппаратов состоит из системы трубопроводов–змеевиков, по которым движется охлажденная вода, соединенных параллельно.

Рис.1. Система водяного охлаждения промышленного предприятия.

Условные обозначения:

              – питающий трубопровод

              – сбросной трубопровод

Масштаб: 1 см = 10 м

Задание

              Представим исходные данные нашего задания (вариант №15) в виде следующих таблиц:

Таблица 1

Расходы в теплообменных аппаратах

Таблица 2

Потери напора в теплообменном аппарате

Таблица 3

Длина трубы в теплообменом аппарате

Таблица 4

Диаметр трубы в теплообменном аппарате

Таблица 5

Длина трубопроводов

Таблица 6

Данные к расчету насосной линии

Таблица 7

Глава 1. Гидравлический расчет группы

теплообменных аппаратов

Гидравлический расчет проводится в той группе, для которой в задании не дана общая потеря напора hw. Задача гидравлического расчета сводится к определению общей потери напора hw при параллельном соединении трех трубопроводов и определению расхода воды в каждой ветви трубопровода Q1Т, Q2Т и Q3Т.

1.1. Аналитический способ решения

Q6Т = Qобщ = 124м3/ч = 0,344444(м3/с)

Q1общ = Q1Т + Q2Т + Q3Т

Нам известно, что во всех параллельных соединениях

hw1Т = hw2Т = hw3Т = hw

Qобщ = K1Т ×+ K2Т × + K3Т ×

hw =

25

где KiТ – подбираем по таблице в зависимости от диаметра трубопровода

25

d1т = 100 мм

d2т = 150мм

d3т = 75 мм

K1Т = 53,72/с = 0,05372 м3/с

K2Т = 158,40 м/с = 0,15840 м3/с

K3Т = 24,94м/с = 0,02494 м3/с

25

hw = =0.42862 (м)

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГРУППЫ

ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Гидравлический расчет проводится в той группе, для которой в задание дана общая потеря напора hw . Пред­полагается, что теплообменный аппарат представляет собой систему трубопроводов-змеевиков, соединенных параллельно (см. рис. 2) В качестве исходных величин для гидравличес­кого расчета заданы длины змеевиков l1T; l2T; l3T и их диаметры d1T; d2T; d3T. Задача гидравли­ческого расчета сводится к определению общей потери напора hw при параллельном соединении трех трубопроводов и опре­делению расхода воды в каждой ветви трубопровода Q1T; Q2T и Q3T. Общий расход  воды в теплообменном аппа­рате задан. Такая задача может быть решена двумя способами: аналитическим и графическим с применением ЭЦВМ.

Аналитический способ решения

Полный расход воды, проходящей по трем параллельно соединенным

                                                                                                        hw

Рисунок – 2. Схема теплообменного аппарата, состоящего из трех параллельно соединенных трубопроводов.

Расходы воды в каждом змеевике теплообменного аппарата определяется по формуле:

Q1Т = K1Т ×

Q1Т = K1Т × = 0,05372× = 0,02951 (м3/с)

Q2Т = K2Т × = 0,15840× = 0,0132778 (м3/с)

Q3Т = K3Т × = 0,02494× = 0,002356 (м3/с)

Q1общ = Q1Т + Q2Т + Q3Т =0,02951 +0,0132778 +0,002356 = 0,0451438(м3/с)

Сравним Qобщ и Q1общ. Разница этих значений не должна превышать 4%:

× 100% = × 100% = 86,89%

Из полученного результата видно, что разница значений Qобщ и Q1общ  меньше 10%.

1.2. Графический способ решения

Задаем изменения потерь напора некоторой постоянной величины с шагом ∆hwТ = const.

Если  ∆hwТ = 1 , тогда h1 = 0 + ∆hwТ = 1.

Q1 = K1Т × = 0,05372 × = 0,006082 (м3/с)

Q2 = K2Т × = 0,15840 × = 0,002596 (м3/с)

Q3 = K3Т × = 0,02494 × = 0,00359977 (м3/с)

= 0,01227777(м3/с)

Примем h2 = hj-1 +∆hwТ=2, тогда

Q1 = K1Т × = 0,05372× =0,008602084 (м3/с)

Q2 = K2Т × = 0,15840× =0,0286817243 (м3/с)

Q3 = K3Т × = 0,02494× =0,050908561 (м3/с)

= 0,0881923643(м3/с)

Пусть  h3 = hj-1 + ∆hwТ=3 тогда

Q1 = K1Т × = 0,05372 × = 0,01053535(м3/с)

Q2 = K2Т × = 0,15840× = 0,035127794 (м3/с)

Q3 = K3Т × = 0,02494 × = 0,0152725685 (м3/с)

=0,060935712 (м3/с)

              h4 = hj-1 + ∆hwТ=4 тогда

Q1 = K1Т × = 0,05372 × =0,0121651(м3/с)

Q2 = K2Т × = 0,15840× = 0,0405562(м3/с)

Q3 = K3Т × = 0,02494 × = 0,071995(м3/с)

= 0,1247163(м3/с)

h5 = hj-1 + ∆hwТ=5 тогда

Q1 = K1Т × = 0,05372 × = 0,013601(м3/с)

Q2 = K2Т × = 0,15840× = 0,0453(м3/с)

Q3 = K3Т × = 0,02494 × = 0,0804935(м3/с)

=0,1393945 (м3/с)

График зависимости потери напора

от расхода воды. hw = φ(Q).

Глава 2. Гидравлический расчет системы трубопроводов водяного охлаждения

Гидравлический расчет системы трубопроводов выполняется по участкам питающего и сбросного трубопроводов. Целью этого расчета является определение диаметров труб, потерь напора в них, а также становление необходимого напора охлаждающей воды вводе в питающий трубопровод.

2.1. Определение расходов по участкам питающих и сбросных трубопроводов.

Qаб = Q1 = 123 м3/ч

Qбв =Qаб + Q2 = 123 + 118 = 241 (м3/ч)

Qвг =Qбв + Q3 = 263 + 148 = 389 (м3/ч)

Qеж = Q6 = 123 м3/ч

Qде =Qеж + Q5 = 123 + 187 = 310(м3/ч)

Qгд =Qде + Q4 = 310 + 167 = 477 (м3/ч)

2.2. Определение диаметров по участкам питающих и сбросных трубопроводов

d = Зададим допускаемую скорость движения воды в трубопроводе (питающем и сбросном) в пределах Vдоп = 1,5 ÷ 2,0 м/с:

Vдоп = 1,80 м/с = 6480 м/ч

Проверим размерность:

[d] = = = м

а) Диаметры питающих трубопроводов:

dаб = = = 0,148 (м)

Полученный результат (как и все последующие) округлим до ближайшего (обычно большего) значения по ГОСТу. Для округленных значений диаметров из той же таблицы выписываем значения расходной характеристики (для С = 80).

Таким образом, dаб ≈200 мм

Kаб = 341,1 л/с = 0,3411 м3/с = 1227,96 м3/ч

dбв = = = 0,226(м) ≈ 200 мм

Kбв = 341,1 л/с = 0,3411 м3/с = 1227,96 м3/ч

dвг = = = 0,284(м) ≈ 300 мм

Kвг = 1,006 × 103 л/с = 1,006 м3/с = 3621,6 м3/ч

dеж = = = 0,190(м) ≈ 200 мм

Kеж = 341,1 л/с = 0,3411 м3/с = 1227,96 м3/ч

dде = = = 0,315(м) ≈ 350 мм

Kде = 1,517 × 103 л/с = 1,517 м3/с = 5461,2 м3/ч

dгд = = = 0,395 (м) ≈ 400 мм

Kгд = 2,166 × 103 л/с = 2,166 м3/с = 7797,6 м3/ч

б) Диаметры сбросных трубопроводов

di = , где Vдоп = 1,5 – 2,0 м/с

d1 = = = 0,156 (м) ≈ 175 мм

K1 = 238,9(л/с) = 0,2389(л/с) = 860,04 м3/ч

d2 = = = 0,164 (м) ≈ 175 мм

K2 = 238,9(л/с) = 0,2389(л/с) = 860,04 м3/ч

d3 = = = 0,171 (м) ≈ 175 мм

K3 = 238,9(л/с) = 0,2389(л/с) = 860,04 м3/ч

d4 = = = 0,237 (м) ≈ 200 мм

K6 = 1227,96 м3/ч

d5 = = = 0,251 (м) ≈ 250 мм

K5 = 618,5 л/с = 0,6185 м3/с = 2226,6 м3/ч

d6 = = = 0,190 (м) ≈ 200 мм

K6 = 1227,96 м3/ч

2.3. Определение длин участкам питающих и сбросных трубопроводов

25

l1 = 53 м

l2 = 37 м

l3 = 42 м

l4 = 70 м

l5 = 48 м

l6 = 60 м

lаб = 87 м

lбв = 59 м

lгд = 57 м

lде = 65 м

lеж = 143 м

lвг = 72 м

25

где lвг определяется из схемы системы водяного охлаждения промышленного предприятия.

2.4. Определение потерь напора по участкам питающих и сбросных трубопроводов