Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПОТЕРИ НАПОРА
Потеря напора при движении жидкости по трубопроводам или иным каналам обусловливается наличием сопротивлений, которые должны быть преодолены движущимся потоком. Эти сопротивления (называемые гидравлическими) бывают двух видов:
1) сопротивление трения жидкости о стенки; .
2) местные сопротивления, возникающие при изменении формы сечения трубопровода (сужение, расширение) или при изменении направления потока.
Если движущийся в трубопроводе (или ином канале) поток имеет скорость w, то его скоростной напор будет
hctc=--— у м (столба данной жидкости). (Ш, 13)
Потерю напора Ai от любого гидравлического сопротивления можно выразить в долях от скоростного напора, т. е.
W2
Ai = ^ > (HI, 14)
где fr—называется коэффициентом сопротивления и представляет собой долю от скоростного напора, характеризующую данное гидравлическое сопротивление. Потеря напора, определяемая по формуле (III, 14), может быть выражена также в кГ/м2
<7?l2
A/»i-AiT = S1 — TV- (111,15)
! Чгде Др.—потеря напора, кГ/м2; 1 X—удельный вес жидкости, кґ/мп.
82
Если рассматривается потеря напора (Д/?трен) вызванное трением о стенки трубопровода, то
'Трен
d
(HI. 16)
и, следовательно
рен
, / W2
I--7,
d2g
(Ш, 17)
где X
-называется коэффициентом трения и является некоторой функцией от критерия Re; /—длина трубопровода или канала, м; d—внутренний диаметр трубопровода или канала, м; в случае канала нецилиндрической формы вместо d подставляется значение эквивалентного диаметра, определяемого по формуле (III, 9). Уравнение (III, 17) называют уравнением Дарси—Вейсбаха. Если рассматривается потеря напора, вызванная каким-либо местным сопротивлением, то иногда данное местное сопротивление выражают через эквивалентную длину прямолинейного участка трубопровода (/э, м). В этом случае ^коэффициент местного сопротивления определится из выражения:
Умести
'S
d
(ПІ, 16а)
4. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТРЕНИЯ (X)
j
/. При ламинарном движении
В случае ламинарного движения для определения коэффициента трения применяется следующая формула
а Re
(Ш, 18)
где Л—коэффициент, зависящий от формы сечения канала (см.
табл. 6).
Таблица 6
Форма сечения канала (трубы) г Коэффициент А (к формуле III, 18)
64
57
53
96
62
83
I
ґ
2. турбулентном движении
ч
А. В случае гладких труб значения X могут быть подсчитан и по одной из следующих формул: ~"" а) формула Блазиуса (в пределах Re=SOOO-IO5)
X
0,3.164
^rT
б) формула Никурадзе (в пределах Re=IO5^-IO8)
Х=0,0032 -f-
0,221
(III, 20)
в) формула П. К. Конакова (при Re>105):
X=(l,eig Re-1,5)
_о
(НІ, 21)
Б. В случае шероховатых труб. Шероховатость труб влияет на вличину X практически только при турбулентном режиме. Шероховатость труб характеризуется величиной относительной шероховатости (п), равной
п
(III, 22)
где е—среднее значение абсолютной шероховатости, т. е.
высоты выступов или глубины впадин на стенках трубы, мм;
г—внутренний радиус трубы, мм. Примерные значения абсолютной шероховатости труб по данным Е. П. Щукина [19] приводятся в табл. 7.
Таблица 7
Характеристика труб
Абсолютная шероховатость є,
mm
Чистые цельнотянутые трубы из латуни, меди, свинца......................
Новые цельнотянутые железные и стальные трубы
Новые чугунные трубы ...........
Цельнотянутые стальные и железные трубы после нескольких лет эксплуатации (с отложениями и следами коррозии) . . ................
Железные и стальные трубы, подвергнувшиеся значительной коррозии или сильно загрязненные . ,
0,01 0,10 0,30
0,20 0,50
¦ А
Проф. И. Г. Есьман [20], основываясь на данных отечест венных исследователей (Якимова, Лобачева, Абрамова, Шиф
84
ринсона, Штопорова и др.), считает возможным производить расчет исходя из абсолютной шероховатости, которая устанавливается после 5—б-летнего употребления труб, причем это значение принимается равным для стальных труб 0,2 мм, для чугунных—0,5 мм.
Для керамических труб можно принять ?=1 мм.
Для определения величины коэффициента трения в случае шероховатых труб можно воспользоваться графиком Никурадзе (фиг. 19).
При более точных расчетах можно воспользоваться формулами, выведенными на основе фиг. 19, которые приводятся в специальной литературе [20, 21 и др.].
В настоящее время одной из наиболее точных формул можно считать формулу И. А. Исаева, построенную на основании данных, полученных на большом опытном нефтепроводе [20]:
Фиг. 19. График Никурадзе, характеризующий влияние шероховатости труб на коэффициент трения (x)
_—=15; 2-30,6; 5—60; 4—126; ?—252;
5—507;
а—линия, отвечающая уравнению, X= б—линия, отвечающая уравнению X
0,3164
Re0'25'" _ 64
"Re*
1 h
J _
J.
Yt
і t
K-
It і
(III, 23)
-J
K
1.11
3,7d
Ar1-эквивалентная шероховатость труб; для нефтепроводных
и газопроводных труб кг=0,\ 5 мм; d—внутренний диаметр трубы, мм.
Можно |22]:
также рекомендовать формулу А.
є 100\°'2Б 1 d Re
. і 1 ч
' \ I
Альтшуля
(III, 24)
где в—абсолютная шероховатость труб мм.
