Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
При постоянном значении P1 уменьшать давление среды рг.
При этом скорость газа и его через сопло будет увеличиваться, время будем иметь рг=рг.
Po
начнем
расход но все
Фиг. 25
Понятно, что отношение ?
P
будет
уменьшаться. В курсах термодинамики [см. 24, 25] указывается, что в сужающихся соплах имеется некоторое минимально возможное значение ?, называемое критическим отношением давлений (ркр). Следовательно в сужающихся соплах всегда будет иметь место следующее соотношение
і )0 > v=?±> ркр
Pi
(III, 38)
Таким образом предельное, т. е. наименьшее значение рг определяется соотношением
P
і
P
кр
(III, 39)
Поэтому при дальнейшем снижении давления р% среды, величина р2 уже не будет уменьшаться, следовательно и скорость истечения газа из сопла не ?удет увеличиваться. Иными словами-
-критическое значение ркр, соответствует максимально возможной скорости или, что то же самое, максимально возможному расходу газа при заданных сечения ш сопла.
значениях P1 и площади
94
Критическое отношение давлений определяется следующим
лыражением
кр
5)
2
к
K-I
кр
аг+1
(Ш, 40>
где к=-г —показатель адиабаты.
L
Значениями ркр для некоторых газов приведены в табл. 17.
ч
Таблица 17
Род газа г ¦ F I к
Двухатомные газы (в том числе и воздух) . . . 1,4 0,528
Трехатомные газы (в том числе и перегретый 1,3
0,546
Сухой насыщенный водяной пар 1,135 0,577
Расход газа через сужающееся сопло в случае, когда ?>РкР определяется формулой
к+1
(III, 41)
Если же Р=ркр, то расход газа определяется по следующей формуле:
0„акс=и>
/
2g
к
2
2
(Ш, 4
Как видим, в последнем случае максимальный расход газа зависит только от начального давления газа (р}) и площади выходного сечения сопла (w), а от давления pz среды уже не зависит. Подставляя в уравнения (III, 41) и (III, 42) значения к (из таблицы 17), можно получить ряд расчетных уравнений.
1. Для двухатомных газов (и воздуха):
а) при
Ei Pi
Ркр—0,528;
G=8,3o)
/
P Л
1,43
1,715
(III, 43 )
96
і1
б) при El =?KD=0,528:
Pi
GM3KC=2,14.u>V^t7 (HI, 44)
2. Для перегретого водяного пара (и других трехатомных газов):
а) при Ei > ? =0,546:
. ¦ . Pi
9,22ш|/ А7іпсіу,и_ісі\ І (ш, 45)
б) при ^1=^.=0,546:
Pi
GMaKc=2,09u>y"/)lT^ (HI, 46)
3. Для сухого насыщенного водяного пара:
J
а) при ^.>?Kp-0,577:
Pi
0=12
1,76 fr, \1.88
IVpJ Vp
і
(Ш, 47)
б) при ^-=?Kp=0,577
Омакс=1,99ш^іТі (III, 48)
Уравнения (III, 48—III, 48) применимы не только к сужающимся насадкам, но и к простым цилиндрическим отверстиям, однако в последнем случае, учитывая сжатие струи/ следует уменьшить расход газа, полученный по указанным формулам путем умножения его на коэффициент расхода ^§§0,65.
Пример 7. В низ атмосферной колонны через маточник подается перегретый водяной пар в количестве z= 1150 кг)час.
Определить основные размеры маточника, если давление перегретого пара при входе в маточник Px=IJ ата, температура перегрева пара равна ^300° С, давление в нижней части колонны—1000 мм рт. ст., температура низа колонны—310° С, высота слоя мазута над маточником—0,5 м, удельный
«ее мазута — df 0,910.
Решение. Удельный вес мазута при температуре низа колонны узю^ 730 кГ/м\
При Pi=IJ ата и *=300° С удельный вес -¦. 4регретого пара ^«=0,572 v «ИМ*.
Давление в колонне на уровне маточника (т. е. давление среды, в которую происходит истечение перегретого водяного пара) равно
-1222,.10000+0,5.730===1,4-10* кГ1м\
Предполагая, что р2=рг, находим ~р% =—*'4 ' 10* = 0,823 >6ИП=^
Pi 1,7 * 10* • ^ гкр
0,546. Следовательно истечение пара через отверстия маточника будет происходить со скоростью ниже критической и давление пара на выходе и і сопла р2 действительно будет равно дав.ению среды р3. Необходимое нбщее сечение всех отверстий маточника определится по уравнению (Ш, 45) • учетом коэффициента расхода для цилиндрических отверстий (-/)=0,65)
со
V
il»54'
Pt Wl <Ш, 49)
9,22 ¦T1I/ ІЛ Pi / V Pi
'тк уда
1150
3600- 9,22-0,65 V xj.ю*.0,57^ (0,623 і,н_о,8*3 V7)
=3020 мм*.
00302
Для большей гибкости в работе общее сечение отверстий возьмем с некоторым запасом, например, на 10%, т. е. примем
а>=1,Ь3020=3322 мм.
Примем диаметр отверстий S=5 мм, тогда общее число отверстий в ма-I «пшике
г.
3322
Чтобы обеспечить равномерное истечение пара из всех отверстий общее • рчение коллекторных труб (имеющих отверстия) должно быть больше суммарного сечения всех отверстий не менее, чем в три раза [26].
Примем, что маточник состоит из коллектора А и шести боковых коллекторных труб В с отверстиями. Тогда диаметр коллектора А будет
^a- V 4'a'fz2 ssl 13 мм.
3,14
Диаметр каждой^из боковых коллекторных труб
/ 4-3-ЗЛ22 ла rfB= У 3,14-6 " 46
Остальные размеры маточника (длина коллекторов, расстояния между ними и распределение отверстий по коллекторам) определяются, в основном, диаметром аппарата, в котором находится маточник.
8. ВОДОСЛИВЫ
Водосливом называется перегородка (порог), через которую переливается жидкость. Характер истечения жидкости зависит от формы и толщины перегородки. На фиг. 26 показаны два случая истечения жидкости—через тонкую и широкую стенки.
