По горизонтальному прямому газоходу прямоугольного сечения, изготовленному из кровельного железа, подается G=7,2 т/ч диоксида серы при температуре t=170С и давлении P=3 ат. Длина газохода l=50 м. Размеры газохода ахb: 400х600 мм. Определить мощность, потребляемую электродвигателем вентилятора, при его КПД 95% и КПД вентилятора 60%.
Решение
Плотность диоксида серы при рабочих условиях рассчитываем по формуле:
ρ=М22,4∙Т0∙рТ∙р0,
где М – молярная масса газа, кг/кмоль; М (SO2)=64 кг/кмоль;
р0, - давление, соответствующее нормальным условиям, ат; р0=1 ат;
р- давление, соответствующее рабочим условиям процесса, ат; р=3 ат;
Т0 – температура, соответствующая нормальным условиям, К; Т0=273 К;
Т – температура, соответствующая рабочим условиям процесса, К; Т=17+273=290 К;
22,4 – объем 1 кмоль газа при нормальных условиях, м3.
ρ=6422,4∙273∙3290∙1=8,07 кг/м3
Определяем эквивалентный диаметр газохода:
dэ=4∙SП=4∙a∙b2∙(a+b),
где a,b-длина и ширина газохода, м; a=400 мм=0,4 м; b=600 мм=0,6 м.
dэ=4∙0,4∙0,62∙(0,4+0,6)=0,48 м
Рассчитываем скорость движения газа в газоходе:
w=Gρ∙0,785∙dэ2,
где G-массовый расход газа, кг/с; G=7,2 т/ч=2 кг/с;
w=28,07∙0,785∙0,482=1,37 м/с
Определяем режим движения газа в газоходе на основе расчета значения критерия Рейнольдса:
Re=ω∙dэ∙ρμ,
где μ - коэффициент динамической вязкости газа, Па·с; согласно справочным данным, при 170С для SO2 μ=0,013∙10-3 Па∙с.
Re=1,37∙0,48∙8,070,013∙10-3=408218
Следовательно, режим движения газа в газоходе – турбулентный.
При турбулентном движении газов и жидкостей коэффициент трения рассчитывается по формуле:
1λ=-2lgε3,7+(6,81Re)0,9,
где ε - относительная шероховатость труб:
ε=еdэ=0,125480=2,6∙10-4,
где е - средняя высота выступов на стенках трубы; для трубопроводов из кровельного железа е=0,125 мм
1λ=-2lg2,6∙10-43,7+(6,81408218)0,9→λ=0,0163.
Потерю давления на трение при движении газа в газоходе рассчитываем по формуле:
ΔpTP=ω2∙ρ2∙1+λ∙Ldэ+∆рдоп,
где ∆рдоп-разность давлений в пространстве нагнетания и всасывания, Па; принимаем ∆рдоп=9810 Па (согласно методическим рекомендациям при расчете вентиляторов, так как иное не оговорено в условии задачи)