Определить КПД участка сети для следующих условий: p1=0,55 МПа, p0=0,1 МПа, t1=45 ˚С, t0=18 ˚С, трубопровод длиной L=100 м имеет три задвижки и два тройника, наружный диаметр d=125 мм, толщина стенки δ=6 мм, расход воздуха G=2500м3ч. К сети подключены пневмоприемники объемного типа.
Решение
Tв=0,6×t1=27 ºС
Средняя плотность воздуха равна:
ρв=p1R×T1=0,55×106287×300=6,39кгм3
Скорость воздуха:
cв=4×G×ρ0π×dвн2×ρ=4×2500×1,23,14×0,1252×6,39×3600=10,63мс
Коэффициент теплоотдачи:
α1=11,7×10,630,80,1250,2=117,5Втм2×К
Коэффициент теплоотдачи от стенки к окружающему воздуху
α2=Nu×λdн×Gr0,25
α2=0,47×2,64×10-20,125×9,81×23,5-18×0,1233300×15,42×10-120,25=5,78Втм2×К
где температура стенки равна:
tс=tв+t02=27+202=23,5 ºС
Определяем коэффициент теплоотдачи:
k=α1×α2α1+α2=117,5×5,78117,5+5,78=5,51 Втм2×К
Температура воздуха в конце трубопровода:
t2=t0+t1-t0×exp-k×π×dи×lcp×m
t2=18+45-18×exp-5,51×3,14×0,125×100×36001000×1,2×2500=38,82 ºС
Уточняем среднюю температуру:
tс=18+38,822=28,91 ºС
Определяем число Рейнольдса:
Re=dн×св×ρвμв=0,125×10,63×6,3915,9×10-6=534007>Reкр
Следовательно, режим течения турбулентный.
Коэффициент сопротивления по длине равен:
λ=0,11×kэdвн+68Re0,25=0,11×0,10,113+685340070,25=0,106
Эквивалентная длина трубопровода равна:
lэ=2×2,5+8×14,5=121 м
Гидравлические потери по длине трубопровода:
Δpw=λ×lпрdвн×ρв×св22=0,106×100+1210,113×6,39×10,6322=74,88 кПа
Удельная работа сжатия воздуха равна:
lк'=nn-1×R×T0×p1p0n-1n-1=1,31,3-1×287×291×0,550,11,3-11,3-1=174,44 кПа
Относительные потери работоспособности потока воздуха равны:
Z=T1T2-1+Δpwρ0×lк'×T1T2=318291-1+74,88×1031,2×174,44×103×318291=0,483
КПД равен:
η=1-0,483=0,517
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
