Промышленные печи и газовое хозяйство заводов - Щукин А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Следует помнить, что расход газа агрегатами часто бывает переменны^, поэтому перепад давлений определяется и тепловой нагрузкой агрегата. Если в приведенном выше примере считать величину допустимого падения давления 0,5 кн/м2, то через газопровод с диаметром 0=100 мм можно передать газ в количестве V—200 м3/ч. Скорость газа ц этом случае составит до=8 м/сек.
Определять диаметр газопровода по формуле (10-1), задаваясь скоростью газа, можно только при ориентировочных (прикидочных) расчетах. При гидравлическом (аэродинамическом) расчете прямолинейных газопроводов в основу расчета берется формула Дарсй для определения потерь давления на трение:
Ар = Х^Б-х^-р, н/мг; (10-5)
здесь Я — коэффициент трения, зависящий от характера движения, от величины критерия Рейнольдса Re и относительной шероховатости труб e/D; I и D — длина и внутренний диаметр газопровода, м\ w — средняя действительная скорость газа, м/сек-, р — плотность газа, кг/м3 (при заданных условиях).
Формула (10-5) справедлива для несжимаемой среды и поэтому может быть использована для расчета газопроводов низкого давления
181
(до 5 кн/м2). Коэффициент трения для ламинарного режима движения при Re^2 300 определяется по формуле Пуазейля
l=g-. (Ю-6>
для переходного режима при Re=2 300н-4 ООО— по формуле Зайченко
X = 0,0025 (10-7)
для турбулентного режима при Re>4 000 — по формуле Альтшуля
1=°'1|(-в-+ж),'и (10'8>
Кроме потерь от трения на прямых участках газопровода имеют место потери местные: при поворотах, при изменении сечений, в вентилях и задвижках и т. п. Местные потери рассчитываются по формуле
Арм = С Р. н/м.г. (10-9)
где ? — коэффициент местных потерь, значение которого берется из справочников.
При расчете местные потери удобно учитывать увеличением длины газопровода, заменяя каждую потерю эквивалентной длиной:
1ЭКВ = ^-. (10-10)
Общая длина (расчетная), следовательно, равна сумме /-ИЭКв-
Расчет газопроводов низкого давления. Для газопроводов низкого давления с избыточным давлением до 5 кн/м2 можно пренебречь изменением плотности газа по длине трубопровода. Соединяя формулы (10-1) и (10-5), находим падение давления в газопроводе для ламинарного режима:
Ар — 1,132- 10е jjj-/pv, н/м?; (10-11)
здесь Ар — потеря давления газа на расчетном участке, н/м2; V—объем
газа, проходящего по трубопроводу при действительной температуре, м3/ч; I — длина газопровода, м; D — его диаметр, см\ v — коэффициент кинематической вязкости газа при нормальных условиях, мг/сек; р — плотность газа при нормальных условиях, кг/м3.
В этой формуле для природного газа можно принимать р = = 0,73 кг/м3; v=14,3-10_6 м2/сек.
Для критического режима можно получить формулу
А/? —0,515 ^;/3. pi, н/м\ (10-12)
Для турбулентного режима . .
Д/> = 68.75 (-?¦+ 1922^-J0,25 g-р/, н/м3; (10-13),
здесь е — абсолютная шероховатость стенок труб, см; для ральных труб е=0,01 см. V
Расчет газопроводов среднего и высокого давления. Плотность газа в газопроводах среднего и высокого давлений, а следовательно, и скорость w и расхода газа У в этом случае меняются по длине газопровода, поэтому вывод расчетной формулы следует
182
выполнить в дифференциальной форме. Формула Дарси имеет для бесконечно малого участка dl вид
—^ dp=-\\%- р. (10-14)
Пользуясь уравнением Клапейрона, можно написать:
®2Р = ®о PolT Т~’ (10-15)
У * о
Индекс 0 означает, что соответствующие величины относятся к нормальным условиям. Подставляя выражение (10-15) в уравнение (10-14) и интегрируя в пределах от рн до рк, имеем:
-\р<1р=х^щг\й1 (1(М6)
Рж 0
или
(10-17)
Если длину выразить в километрах, диаметр — в сантиметрах, давление (абсолютное) — в ньютонах на квадратный метр и заменить скорость через часовой расход газа, получим расчетную формулу
л2»_ г? у* т
L ~ 126 200Л-Р0 YT- (Ю-18)
Принимая отношение Т/Т0=1 и пользуясь формулой Альтшуля, получаем для турбулентного режима:
р1~р1 ОПСП/ в , , noo^ \0-25 Vi
13950(^-+1922^0, ^-Ро, (10-19)
где L — длина газопровода, км; D — внутренний диаметр, см; ра и рк — абсолютные давления газа в начале и в конце газопровода, кн/м2; Уо — расход газа, м3/ч; v — кинематическая вязкость газа, м2/сек; е — эквивалентная абсолютная шероховатость стенки трубы (е = 0,01 см).
Расчет газопроводов очень удобно производить с помощью номограмм [JI. 31].
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
ПРОИЗВОДСТВО ИСКУССТВЕННЫХ ГАЗОВ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
11-1. СУЩНОСТЬ СУХОЙ ПЕРЕГОНКИ ТОПЛИВА
Сухая перегонка твердого топлива осуществляется путем нагревания топлива в ретортах специальных печей без доступа воздуха. Топливо при таком нагревании разделяется на две части (рис. 11-1)—летучие (газообразные) вещества я твердый остаток— кокс, причем выделение летучих веществ заканчивается при 1 100—1 200°С. Содержание летучих веществ в процентах от горючей массы составляет:
Для древесины.......................... 85
Для торфа.............................. 74
Для бурых углей........................ 30—60
Для каменных углей..................... 8—50
Для антрацита.......................... 3—7
183
При нагреве топлива без доступа воздуха связи между отдельными атомами и звеньями атомов ослабевают. Сложные органические молекулы, имеющие наименее прочные связи, распадаются на более простые звенья, причем получаются новые продукты, способные выдерживать данную температуру. Последними будут распадаться
