Решение

Плотность и вязкость жидкости (вода [2, с. 4-5], органические жидкости [2, с. 14, 15]: ρ = 998,2 кг/м³, μ = 1,0026 мПа·с.

Высота змеевика: .

Распрямив поверхность цилиндра, образованного змеевиком, получим n прямоугольных треугольников, малый катет которых равен шагу витка змеевика, а большой катет равен длине окружности в основании цилиндра. Длина змеевика, таким образом, будет равна сумме гипотенуз этих треугольников, а квадрат гипотенузы в прямоугольном треугольнике равна сумме квадратов катетов. Отсюда длина змеевика выражается соотношением:

.

Эквивалентный диаметр:

.

Критерий Рейнольдса:

.

Абсолютная шероховатость труб теплообменника [1, с. 519, табл. XII]:

стальные с незначительной коррозией e = 0,2 мм.

Относительная шероховатость: .

Коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) для прямой трубы находим по формуле Кольбрука:

.

Коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) для змеевика:

.

Из местных сопротивлений на змеевике в наличии только вход (с закруглёнными краями): .

Общие потери давления в змеевике:

.

Потери давления на подъём жидкости:

.

Избыточное давление в верхней ёмкости:

.

Расчёт цетробежного насоса Задача 17

Центробежный насос перекачивает воду из нижней ёмкости в верхнюю. Температура жидкости 20 °C, расход жидкости 6 т/ч. Диаметр всасывающего трубопровода 45×4 мм, диаметр нагнетательного трубопровода 38×4 мм. Высота от уровня жидкости в нижней ёмкости до верхней точки подъёма жидкости 10 м. Гидравлическое сопротивление нагнетательной линии 0,5 ати. Потери напора во всасывающей линии 2,5 м. Нижняя ёмкость открыта в атмосферу, верхняя ёмкость находится под избыточным давлением 100 кПа. Определить напор насоса.

Решение

Плотность и вязкость жидкости (вода [2, с. 4-5], органические жидкости [2, с. 14, 15]): ρ = 998,2 кг/м³, μ = 1,0026 мПа·с.

Массовый расход жидкости: .

Объёмный расход жидкости: .

Эквивалентный диаметр:

всасывающий трубопровод

,

нагнетательный трубопровод

.

Площадь сечения:

всасывающий трубопровод

,

нагнетательный трубопровод

.

Скорость жидкости:

всасывающий трубопровод .

нагнетательный трубопровод .

Потери напора:

во всасывающем трубопроводе ,

в нагнетательном трубопроводе

,

общие .

Рис. 7. Схема работы центробежного насоса на гидравлическую сеть

Напор насоса, работающего на гидравлическую сеть (рис. 7), может быть найден через напор сети:

.

Задача 18

Для условий задачи 17 определить абсолютные давления во всасывающем и нагнетательном патрубке насоса, если атмосферное давление 755 мм рт. ст. Также определить показания вакууметра (в мм рт. ст.), если манометр показывает избыточное давление 2,2 кгс/см². При расчёте принять, что точка подключения вакууметра находится на одной высоте с насосом, а точка подключения манометра на 0,5 м выше насоса.

Решение

Показания манометра: .

Давление в нагнетательной трубе:

.

Напор насоса можно выразить через давления во всасывающем и нагнетательном трубопроводе:

.

Выражаем давление во всасывающей трубе:

.

Давление во всасывающей трубе: ,

откуда выражаем показания вакуумметра: