Гидравлический расчет

Целью гидравлического расчета является определение потерь давления при прохождении теплоносителя через теплообменный или тепломассообменный аппарат. Потери давления в первую очередь обусловлены сопротивлением трения, возникающим из-за вязкоти жидкости. Это сопротивление существенно зависит от скорости теплоносителя. В первом приближении можно принять, что при турбулентном течении жидкости в трубе перепад давлений на ее концах пропорционален квадрату скорости. От зависит значение мощности, необходимой для перемещения жидкости, так как , где - мощность, Вт; - массовый расход жидкости, кг/с; - плотность жидкости, кг/м³ ; - гидравлическое сопротивление, Па.

Зная значение можно подобрать насос или вентилятор, который будет обеспечивать прокачку теплоносителя через аппарат. При этом надо учитывать также КПД насоса и вентилятора.

Так как расход пропорционален скорости, а гидравлическое сопротивление - приблизительно скорости в квадрате (для турбулентного режима течения, который наиболее часто встречается на практике), то в первом приближении мощность пропорциональна скорости в кубе. В связи с этим расчет гидравлического сопротивления и выбор оптимальной скорости теплоносителя имеет большое значение.

Полное гидравлическое сопротивление складываается из трех частей:

- сопротивление трения. Которое для течения в каналах определяется , где - коэффициент сопротивления, зависящий от числа Рейнольдса, - длина и диаметр трубы, - скорость теплоносителя;

- состовляющая потерь давления обусловлена местными сопротивлениями (на входе в трубу или межтрубное пространство, повороте и др.). определяется по формуле: , где - местный коэффициент сопротивления. Для конкретных условийзначение выбирается из таблиц. При наличии нескольких местных сопротивлений потери давления от каждого из сопротивлений складываются;

- составляющая гидравлических потерь связана с ускорением потока: , где индексы входа и выходы соответсвуют условиям на входе и выходе из теплообменного аппарата.

Если аппарат сообщается с атмосферой, при расчете следует учитывать гидростатические потери. Для замкнутых систем они равны нулю.

При ламинарном стабилизированном течении в трубе .

При турбулентном стабилизированном течении в технически гладкой трубе

Если высота шероховатости стенки трубы соизмерима с толщиной вязкого подслоя, то оказывается, что гидравлическое сопротивление этой трубы больше, чем гладкой. При этом

, если и ;

, если и .

При неизотермическом течении в формулы следует вводить поправку.

Гидравлическое сопротивление при поперечном обтекании пучка труб , где - скорость в узком сечении пучка, и , то ;

Расположение труб шахматное: и

;

Расположение труб коридорное: и

.

где - число рядов; - шаг труб в поперечном направлении; - шаг труб в направлении потока; - наружный диаметр трубы; - диагональный шагш труб.