Gij =k 1 k2 m G 1.
4.2 Tính toán thủy lực cho đường hơ
Khác với tính toán thủy lực cho ống nước nóng, khi tính toán thủy lực cho ống dẫn hơi do tổn thất nhiệt độ và áp suất, trọng lượng đơn vị của hơi bị thay đổi, vì thế trong tính toán phải lấy trọng lượng đơn vị trung bình. Ta biết hơi ra là hơi bão hòa khô nhưng trong quá trình
chuyển động nó có thể chuyển thành hơi bão hòa ẩm, do đó việc tính toán sẽ trở lên phức tạp.Để đơn giản ta coi hơi chuyển động trong ống vẫn là hơi bão hòa khô.
Đường kính quy ước
Dq
Hơi quá nhiệt Hơi bão hòa
Đến 200mm 50 35
Lớn hơn 200mm
80 60
+ Áp suất làm việc của lò hơi: PLH = 5bar
+ Nhiệt độ hơi ra khỏi lò: : t1 = 151,840 C
+ Khối lượng riêng của hơi khi ra khỏi lò hơi: ρ1 = 2,6688 kg/ m3
+ Độ nhám tương đương của ống dẫn hơi : ktđ = 0,2 mm
+ Lưu lượng hơi chuyển động trong ống: G = 1200 kghơi/h = 0,3334 kghơi/s
+ Tốc độ lớn nhất của ống dẫn hơi trong ống dẫn hơi : ωmax = 35
m/s
+ Gia tốc trọng trường : g = 9,81 m/ s2
+ Chênh lệch độ cao điểm đầu và điểm cuối: H = Z2 - Z1 =
4m
Đường kính ống dẫn hơi ứng với tốc độ lớn nhất: d = √ 4.G π .ω. ρ = √ 4.0,3334 3,14.35.2,6688 = 0,06743 m = 67,43 mm Phương trình Bernuli : Z1 g + ω12 2 + pρ1 = Z2 g + ω22 2 + pρ2 + δpρ
Áp suất hơi ở đầu ra của lò hơi : 1=p¿¿ PLH = 500000 Pa
Giả thiết áp suất hơ cuối của ống dẫn hơi : 2=p¿¿ 490000 Pa Các thông số ứng với áp suất hơi giả thuyết là :
+ Khối lượng riêng 2=ρ¿¿ 2,6141 kg/ m3
+ Nhiệt độ hơi bão hòa t2 = 150,216o C Khối lượng riêng trung bình :
ρtb = ρ1+ρ2
2 = 2,6688+22,6141 = 2,64145 kg/ m3
Tốc độ hơi trung bình trong ống dẫn hơi:
Tra bảng ta có độ nhớt động học của hơi : ν = 6,174 .10−7
m2 /s
Theo bảng chọn đường kính ống ta chọn d = 70 mm, dày 3mm, đường kính ngoài 76 mm
Xác định lại tốc độ hơi trung bình trong ống dẫn hơi:
ω = π.d4.G2. ρtb = 3,14.0,074.0,33342.2,64145 = 32,814 m/s Tiêu chuẩn Reynolds: Re = ω.dν = 32,814.0,076,174..10−7 = 3720408,163
Nhận thấy Re ¿ 568. kdt đ = 198800 do đó λ được tính theo công thức sau: λ = 0,11.(
kt đd d ¿ ¿0,25 = 0,11.( 0,2 70 ¿ ¿0,25 = 0,02543
Suất giáng áp đường dài :
Rđ d = λ . ω 2 2 . dρ = 0,02543 . 32,814 2 2 . 2,56120,07 = 500,934 Pa/m δpdd = Rdd.10 = 500,934.10 = 5009,34 Pa
Chiều dài tương đương của các trở lực cục bộ (4 khủy cong r = 2d): Tra thông số ta được: ltđ = 4.1,88 = 7,52m
Chiều dài quy dẫn : Lqd = l + ltđ = 10 + 7,52 = 17,52 m Giáng áp tổng trên đường ống dẫn hơi:
Nhận thấy sai số giữa giả thuyết tính toán còn khá lớn,ta tiến hành giả thuyết lại. Giả thuyết áp suất hơi cuối ống dẫn hơi : p2= 491118,91 Pa Các thông số ứng với áp suất hơi giả thuyết :
+ khối lượng riêng: ρ2 = 2,6357 kg/m3
+ nhiệt độ hơi bão hòa: t2 = 151,370 C
Khối lượng riêng trung bình: ρ tb = ρ1+2ρ2 = 2,65225 kg/m3
Tốc độ hơi trung bình trong ống dẫn hơi:
ω = π .d4.2G. ρtb = 3,14.0,074.0,33342.2,65225 = 32,68 m/s
Theo tài liệu ta tra được độ nhớt động học của hơi:ν= 6,20. 10−7 m2/s Tiêu chuẩn Reynolds: Re = ω. dν = 32,68.0,076,20.10−7 = 3689677,42
Nhận thấy: Re > 568. kdtd =19800, do đó λ được tính theo công thức sau: λ = 0,11.( kt đ d ¿ ¿0,25 = 0,11.( 0,2 70 ¿ ¿0,25 = 0,02543 Suất giáng áp đường dài trên đường ống dẫn hơi :
Rdd = λ. ω 2 2 . ρ d = 0,02543. 32,68 2 2 . 2,65225 0,07 = 514,514 Pa/m Giáng áp đường dài trên đường ống dẫn hơi:
δpdd = Rdd.l = 514,514.10 = 5145,14 Pa/m
Tra thông số ta được : ltđ = 4.1,88 = 7,52m
Chiều dài quy dẫn : Lqd = l + ltđ = 10 + 7,52 = 17,52 m Giáng áp tổng trên đường ống dẫn hơi:
δp = Rdd.lqd =514,514 .17,52 = 9014,285 Pa
Áp suất ở cuối ống dẫn hơi: p2 = p1 – δp - (Z1 – Z2)gρ = 490881,641 Pa Sai số của phép tính: Δ = 491118,91491118,91−490881,641 .100 = 0,0483%
Như vậy ta chấp nhận kết quả áp suất cuối + khối lượng riêng: ρ2 = 2,6357 kg/m3
+ nhiệt độ hơi bão hòa: t2 = 151,37oC
Khối lượng riêng trung bình của hơi: ρtb = 2,65225 kg/m3
Nhiệt độ trung bình của hơi : ttb = 151,6050 C.
Bảng kết quả tính toán thủy lực đường hơi
Đoạ n Lưu lượng (kg/s) Đường kính ống (mm) Chiều dài (m) Tốc độ (m/s) Tổn thất áp suất (Pa) trong ngoài l ltd ltt δPdd δP ` OA 0,1667 51 57 5 7,52 12,52 30,59 6740,51 8439,12 AB 0,3334 70 76 10 7,52 17,52 32,48 5113,65 8959,12 BH 0,2639 70 76 20 7,52 27,52 25,71 3203,90 8817,13 HC 0,2306 70 76 5 2,5 7,5 22,46 2446,35 1834,76 CX 0,1472 51 57 5 2,5 7,5 27,01 5255,78 3941,83 XG 0,0972 40 45 40 5,2 45,2 29,00 8205,07 37086,93 BE 0,0694 33 38 20 2,7 22,7 30,42 11483,80 26068,22 HK 0,0333 25 31 20 2,5 22,5 25,43 11357,12 25553,52
CF 0,0833 40 45 20 2,7 22,7 24,85 6026,15 13679,36
XY 0,0500 33 38 40 2,7 42,7 21,92 5960,83 25452,74