Расчет потерь напора в конденсатной магистрали

Введение

 

Целью работы является закрепление знаний по основам теории судовых гидравлических трубопроводных систем, а также практическое овладение навыками для выполнения необходимых расчетов трубопроводных систем.

В качестве системы, предназначенной для учебного расчета, выбрана конденсатная система судна. Это объясняется двумя причинами: во-первых, это наиболее важная система с точки зрения функционирования судовой энергетической установки (СЭУ); во-вторых, она наиболее разветвленная, что представляет определенный интерес с точки зрения выполнения гидравлических расчетов.

И так, главной задачей гидравлического расчета трубопровода будем считать определение диаметра труб и гидравлических характеристик системы, т.е. расхода и напора жидкости в трубопроводах на основных режимах работы системы. По полученным гидравлическим характеристикам в дальнейшем произведем выбор главного механизма, обслуживающего систему. Между гидравлическими характеристиками трубопроводами и характеристиками механизма должно быть полное соответствие на основных режимах работы системы.

Необходимый напор и производительность системы обеспечиваются в том случае, если расход жидкости и полное сопротивление в трубопроводной системе с учетом избыточного давления у потребителя и высоты подъема жидкости равны соответственно производительности и напору механизма, т. е. выполняются условия материального и энергетического балансов системы и механизма. При несоблюдении равенства будет наблюдаться либо перегрузка механизма, либо снижение напора и расхода в трубопроводе.

Основным моментом в гидравлическом расчете будет являться определение полного сопротивления движения жидкости.

Назначение и краткое описание конденсатной системы

 

В данной курсовой работе приведен расчет конденсатной гидравлической трубопроводной системы. Назначение данной системы состоит в приеме, хранении и подаче рабочего тела, в рассматриваемом случае конденсатной воды, к подогревателям, различным фильтрам элементам управления регулирования и защиты СЭУ, парогенерирующей установке. На чертеже конденсатной системы (см. приложение 1) приведены несколько упрощенная схема конденсатной системы, т.к. часть оборудования и элементов опущена.

На указанном чертеже показаны основные элементы рассматриваемой системы: главный конденсатор, маслоохладитель, конденсатный насос, маслоохладитель, фильтр ионной очистки, деаэратор, конденсатор водоопреснительной установки.

К данной системе применяются следующие требования морского регистра судоходства. Конденсатная система паротурбинных установок должна обслуживаться двумя конденсатными насосами. Подача каждого насоса не менее чем на 25 % должна превышать максимальное количество конденсата отработавшего пара, поступающего в конденсатор. В установках с двумя главными конденсаторами, размещенными в одном машинном отделении, резервный конденсаторный насос может быть общим для обоих конденсаторов.

 

Исходные данные для расчета конденсатной системы

Конденсатная система

 

0,033	0,003	3,30	5,15	20,35	6,15	18,15	45	12	2,55
			,	,	,	,	,
0,75	1,50	4,2	100	80	105	2,0	11	13

 

где:

 — расход жидкости в системе;

 — приток жидкости в систему;

 — длина всасывающей магистрали системы;

 — длина от конденсатного насоса КН до тройника;

 — длина участка от тройника до выходного патрубка из маслоохладителя МО;

 — длина участка от выходного патрубка МО до входного патрубка конденсатора водоопреснительной установки

 — геометрическая высота от уровня конденсата в конденсатосборнике главного конденсатора ГК деаэраторе до ЦТ сечения входного патрубка насоса;

 — геометрическая высота между ЦТ сечений напорного патрубка насоса и входного патрубка МО;

 — геометрическая высота между ЦТ сечений выходного патрубка ионообменного фильтра и входного патрубка КВОУ;

 - геометрическая высота от ЦТ сечений выходного патрубка КВОУ и входного патрубка деаэратора;

 — гидросопротивление ИОФ;

 — гидросопротивление деаэрационной головки.

 — давление в деаэраторе;

 — давление в ГК;

 — подогрев конденсата в МО;

 — подогрев конденсата в КВОУ.

Маслоохладитель

 

Маслоохладитель
, шт.			, м	, м
270	2	2,5	0,013	0,9

 

где:

 — число труб в трубном пучке;

 — количество ходов охлаждающей воды;

 — длина трубки

 — внутренний диаметр труб пучка;  

 — диаметр трубной доски.

Конденсатор ВОУ

 

Конденсатор ВОУ
, шт.			, м	, м
38	4	1	0,013	0,2

 

где:

 — число труб в трубном пучке;

 — количество ходов охлаждающей воды;

 — длина трубки

 — внутренний диаметр труб пучка;

Расчет потерь

Расчет потерь напора в конденсатной магистрали

Участок 1–2

1. Найдем расход на участке 1-2:

; [2, Табл. 1]

; [2, Табл. 1]

 

.

 

2. Найдем диаметр трубопровода:

Скорость в трубопроводе (Конденсатный — напорный)

 [4, стр. 17]

Посчитаем диаметр трубопровода с учетом этих скоростей

 

; [2, стр. 14]

 

;

Стандартный приемлемый диаметр равен  [2, стр. 14]

Посчитаем скорость с учетом уточненного диаметра

 

; [2, стр. 14]

3. Найдем температуру на участке 1-2:

; [2, Табл. 1]

; [5, стр. 23]

 

; ; [2, Табл. 1]

; ; [2, Табл. 1]

 

Найдем температуру на участке 2-3:

 

; [6]

;

;

 

.

Найдем температуру на участке 1-2:

 

; [6]

;

;

.

 

[5,  — стр. 23-24,  — стр. 217].

 

Найдем кинематическую вязкость:

 

; [1, стр. 15]

 (Турбулентный режим) [2, стр. 14]

 

По формуле Кольбрука:

 

 [2, стр. 16]

 

Рассчитаем сопротивления.

1. Сопротивление на повороте:

 

 [3, стр. 233]

 

Для данного поворота: ; ; .

Тогда сопротивление поворота равно:

.

2. Сопротивление тройника:

Для данного тройника: все сечения одинаковы, отношение расходов расходящихся ветвей равно , тогда сопротивление тройника равно [3, стр. 308]

.

Найдем сопротивление на участке 1-2:

 

; [2, Табл. 1]

 [2, стр. 17]

 

Найдем потери напора на участке 1-2:

 

 [2, стр. 17]

 

Найдем напор в точке 2:

 

; [2, стр. 17]

; [3, Табл. 1]

;

 

(напор, созданный сопротивлением деаэратора) [3, стр. 27]

 

;

 

(напор, созданный сопротивлением деаэрационной головки) [4, стр. 27]

.

Участок 2–3