Гидравлическое сопротивление трубопровода

Расчёт плотности и вязкости

Задача 1

Методом линейной интерполяции по табличным данным определить плотность и вязкость органической жидкости (бензол) при температуре 23,6 °C.

Решение

Плотность жидкостей находим по [1, с. 512, табл. IV; 2, с. 14].

Находим в таблице две температуры, ближайшие к заданной, и плотности заданного вещества при этих температурах:

при 20 °C ρ₁ = 879,0 кг/м³, при 30 °C ρ₂ = 868,4 кг/м³.

Как видно, плотность жидкостей убывает с ростом температуры.

Линейную интерполяцию проиллюстрируем графиком (рис. 1), на котором схематично изобразим зависимость плотности от температуры.

Рис. 1. Линейная интерполяция плотности по методу подобных треугольников

На рис. 1 мы получили два подобных прямоугольных треугольника: большой и малый (заштрихованный). Соотношения катетов в подобных треугольниках равны: .

Выражаем искомую плотность:

.

Вязкость жидкостей находим по [1, с. 516-517, табл. IX; 2, с. 15].

Находим в таблице две температуры, ближайшие к заданной, и вязкости заданного вещества при этих температурах:

при 20 °C μ₁ = 0,649 мПа·с, при 30 °C μ ₂ = 0,559 мПа·с.

Как видно, вязкость жидкостей убывает с ростом температуры.

Линейную интерполяцию проиллюстрируем графиком (рис. 1), на котором схематично изобразим зависимость вязкости от температуры.

Рис. 2. Линейная интерполяция вязкости по методу подобных треугольников

На рис. 1 мы получили два подобных прямоугольных треугольника: большой и малый (заштрихованный). Соотношения катетов в подобных треугольниках равны: .

Выражаем искомую вязкость:

.

Задача 2

Рассчитать плотность и вязкость бинарной смеси органических веществ при температуре 20 °C, если низкокипящий компонент смеси – бензол, высококипящий компонент – толуол. Мольная доля низкокипящего компонента в смеси 70 %.

Решение

Молярные массы жидкостей находим в [2, с. 13]:

, .

Пересчитываем мольную долю в массовую:

Находим плотности компонентов при заданной температуре:

ρ_НК = 879,0 кг/м³, ρ_ВК = 866,9 кг/м³.

Плотность смесей органических жидкостей, не обладающих значительным объёмным эффектом смешения, находим по формуле:

.

Находим вязкости компонентов при заданной температуре:

μ _НК = 0,649 мПа·с, μ _ВК = 0,584 мПа·с.

Вязкость смесей органических жидкостей, не обладающих значительным объёмным эффектом смешения, находим по формуле:

.

Задача 3

Методом последовательных линейных интерполяций определить плотность и вязкость водного раствора этанола при температуре 14 °C, если массовая доля растворённого вещества в растворе 43 %.

Решение

По табл. 3 и 4 находим значения плотности и вязкости раствора, при температурах и составах, наиболее близких к заданным.

Плотность ρ, кг/м3				Вязкость μ, мПа·с
, % масс.	t, °C			, % масс.	t, °C
	10	20			10	20
40	942,6	935,1		40	4,39	2,91
50	921,8	914,0		50	4,18	2,87

 

Последовательно производим линейную интерполяцию плотности и вязкости сначала по температуре, а потом по составу.

Плотность 40 %-го раствора при 14 °C:

.

Плотность 50 %-го раствора при 14 °C:

.

Плотность 43 %-го раствора при 14 °C:

.

Вязкость 40 %-го раствора при 14 °C:

.

Вязкость 50 %-го раствора при 14 °C:

.

Вязкость 43 %-го раствора при 14 °C:

.

Задача 4

Определить плотность и вязкость азота, при температуре 25 °C и давление 0,2 МПа.

Решение

Молярная масса, вязкость при нормальных условиях и константа Сазерленда для газов [1, с. 513, табл. V; 2, с. 12]:

, , .

Считая газ идеальным, определяем плотность через молярный объём:

,

или через универсальную газовую постоянную:

.

Вязкость газа рассчитываем, пренебрегая влиянием давления:

.

Задача 5

Определить плотность и вязкость дымовых газов, полученных при сжигании углерода. Температура дымовых газов 300°С, давление 745 мм рт. ст. Коэффициент избытка воздуха 1,2.

Решение

Уравнение реакции сгорания: С + О₂ → СО₂

Задаваясь количеством углерода равным 1 моль, получаем:

.

Исходное количество кислорода с учётом коэффициента избытка:

.

Конечное количество кислорода (за вычетом прореагировавшего):

.

Количество азота не меняется в процессе реакции и определяется соотношением азота и кислорода в исходном воздухе:

.

Суммарное количество вещества дымовых газов:

.

Рассчитаем молярные (объёмные) доли компонентов дымовых газов:

; ;

.

Рассчитаем молярную массу дымовых газов:

.

Рассчитаем плотность дымовых газов:

.

Рассчитаем вязкость компонентов:

;

;

.

Значения вязкости при нормальных условиях μ₀ и константы Сазерленда взяты из [2, c. 12].

Рассчитаем вязкость дымовых газов, воспользовавшись двумя различными формулами и сравнив полученные результаты (значения  см. [1, табл. XI]):

;

.

Задача 6

Определить плотность и вязкость паров, полученных испарением 43 %-го (массовые %) раствора этанола. Температура паров 100°С, давление нормальное атмосферное.

Решение

Пересчитываем массовые доли в молярные:

.

При испарении не происходит изменения массовых и молярных долей вследствие закона сохранения массы. Кроме того, для паров молярные доли являются также и объёмными, поскольку молярный объём примерно одинаков для любого газообразного вещества и зависит только от температуры и давления.

Следовательно, объёмная доля спирта в паровой фазе: .

Молярная масса паровой смеси:

.

Плотность паров:

.

Вязкость паров органических веществ при нормальном атмосферном давлении и температуре 100 °С [2, с. 22]: .

Вязкость водяного пара при нормальном атмосферном давлении и температуре 100 °С:

либо находим по справочнику [3, с. 1001] ,

либо рассчитываем через константу Сазерленда

Вязкость паровой смеси:

.

Гидростатическое давление

Задача 7

Атмосферное давление составляет 750 мм рт. ст. Определите абсолютное давление в реакторе, если:

а) реактор работает под избыточным давлением, а показания установленного на реакторе манометра составляют 2 кгс/см²;

б) реактор работает под вакуумом, а показания установленного на реакторе вакуумметра составляют 500 мм рт. ст.

Решение

Соотношения между единицами измерения давления:

1 мм рт. ст. = 133,32 Па,

1 бар = 10⁵ Па = 0,1 МПа ≈ 750 мм рт. ст.,

1 атм = 760 мм рт. ст. = 101 325 Па,

1 кгс/см² = 1 ат = 735,6 мм рт. ст. = 98 100 Па ≈ 10 м. вод. ст.

Переводим атмосферное давление в Па:

.

Переводим избыточное давление в реакторе и вакуум в Па:

а) ;

б) .

Рассчитываем абсолютное давление в реакторе:

а) ;

б)

.

Задача 8

Определить высоту столба жидкости, если в трубке Торричелли (ртутном барометре) использовать воду вместо ртути. Расчёт провести для трёх температур 20, 60 и 90 °С. Атмосферное давление принять равным 745 мм рт. ст.

Решение

Поскольку давление паров ртути пренебрежимо мало, а плотность ртути слабо зависит от температуры, высота столба ртути в трубке Торричелли точно соответствует атмосферному давлению.

Переведём атмосферное давление в Па:

.

Помимо ртути в качестве манометрических жидкостей используют воду, спирты, тетрахлорметан. Плотность этих жидкостей будет существенно зависеть от температуры. Определим плотности по справочнику (вода [2, с. 4-5], органические жидкости [2, с. 14]). Давление паров этих жидкостей так же отлично от нуля (вода [2, с. 6-7], органические жидкости [2, с. 21]):

Температура t, °C.	Плотность ρ, кг/м3.	Давление паров p *, Па.
20	998,2	2 337
60	983,2	19 919
90	965,3	70 108

 

Рассчитываем высоту столба манометрической жидкости:

,

,

.

С увеличением температуры высота водного столба в трубке Торричелли падает вследствие увеличений давления насыщенных водяных паров. При температуре кипения, когда давление (упругость) паров становится равным внешнему давлению, высота столба становится равной нулю.

Задача 9

Масса колокола мокрого газохранилища (газгольдера) составляет 2900 кг. Диаметр колокола 6 м. Объём газохранилища 200 м³. Вычислить избыточное давление внутри газохранилища и массу содержащегося в газохранилище метана. Температура метана 20 °С, внешнее атмосферное давление 745 мм рт. ст.

Решение

Абсолютное давление в газохранилище:

.

Плотность газа:

.

Масса газа: .

Задача 10

Водный раствор аммиака перекачивается по трубопроводу в соседний цех при помощи монтежю. Ёмкость, в которую поступает раствор, находится на 6 м выше уровня раствора в монтежю. Сопротивление, которое преодолевает раствор, двигаясь по трубопроводу, составляет 15 кПа. Избыточное давление азота, подаваемого в монтежю, составляет 2,5 кгс/см². Определить абсолютное давление в ёмкости, если атмосферное давление равно 750 мм рт. ст., а плотность 25 %-го (масс.) раствора аммиака при 25 °С составляет 907 кг/м³.

Решение

Рис. 5. Монтежю

Переводим атмосферное давление в Па:

.

Переводим избыточное давление в монтежю в Па:

.

Рассчитываем абсолютное давление в монтежю:

.

Потери давления на преодоление гидравлического сопротивления трубопровода Δ p _п складываются из:

1) кинетических (скоростных) потерь Δ p _ск, вызванных необходимостью перевода жидкости из неподвижного состояния в подвижное;

2) потерь на трение жидкости о стенки трубопровода Δ p _тр;

3) потер на местные сопротивления Δ p _мс, связанные с преодолением жидкостью поворотов, сужений и расширений трубопровода, различной арматуры (вентилей, кранов, задвижек).

В данной задаче потери давления заданы в условии:

.

Потери давления на подъём жидкости на геометрическую высоту H _г определяются гидростатическим давлением столба жидкости:

.

Абсолютное давление в верхней ёмкости будет ниже абсолютного давления в монтежю на величину потерь на подъём и сопротивление:

.

Задача 11

По трубопроводу диаметром 38×4 мм при температуре 20 °C перекачивается вода. Расход воды составляет 6 т/ч. Определить скорость воды в трубопроводе и критерий Рейнольдса.

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 трубы круглого сечения равен внутреннему диаметру: .

Площадь сечения трубы: .

Скорость жидкости: .

Критерий Рейнольдса:

.

Задача 12

Для условий задачи 11 определить коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси), если трубопровод стальной с незначительной коррозией. Определить потери давления и напора на трение, если общая длина трубопровода 20 м.

Решение

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

стальной с незначительной коррозией e = 0,2 мм.

Относительная шероховатость: .

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

.

Для проверки, рассчитаем коэффициент Дарси для гидравлически гладких труб по формуле Блазиуса: .

Обычно коэффициент Дарси для шероховатых труб в несколько раз больше, чем для гидравлически гладких, но для любых труб при турбулентном течении коэффициент Дарси измеряется в сотых долях.

Потери давления на трение:

.

Потери напора на трение:

,

.

Задача 13

Для условий задачи 11 определить потери давления и напора на местные сопротивления, если трубопроводе установлены: диафрагма (с диаметром отверстия 15,87 мм), колено-угольник (4 шт.), нормальный вентиль.

Решение

Коэффициенты указанных в условии местных сопротивлений находим в справочнике [1, с. 520–522, табл. XIII] и заносим в табл. 1.

Считаем, что вода поступает в трубопровод из ёмкости. В этом случае, первым местным сопротивлением является вход в трубу, который может быть либо с острыми, либо с закруглёнными краями.

Последним местным сопротивлением является выход из трубы в другую ёмкость. Местное сопротивление выхода из трубы учитывается лишь в том случае, если выход потока находится ниже уровня жидкости в ёмкости. Когда выход из трубы находится выше уровня жидкости, и поток выливается свободно, местное сопротивление выхода отсутствует.

Таблица 1

Местные сопротивления

№	Название местного сопротивления	Коэф. сопротивления ξ	Кол-во сопротивлений
1	Вход в трубу (с закруглёнными краями)	0,2	1
2	Диафрагма	22,3	1
3	Колено-угольник (D у = d э = 30 мм)	1,83	4
4	Нормальный вентиль (D у = d э = 30 мм)	6,45	1
5	Выход из трубы (выше уровня жидкости)	0	1
Сумма местных сопротивлений ξмс = 0,2 + 22,3 + 1,83·4 + 6,45 + 0 = 36,27

 

Потери давления на местные сопротивления:

.

Потери напора на местные сопротивления:

,

.

Задача 14

Для условий задач 11-13 определить общие потери давления и напора в трубопроводе, а также давление в монтежю, с помощью которого осуществляется транспортировка жидкости. Ёмкость, в которую поступает жидкость, находится под избыточным давлением 0,2 кгс/см² и расположена на 5 м выше. Атмосферное давление 760 мм. рт. ст.

Решение

Кинетические (скоростные) потери давления и напора находим через корректив кинетической энергии, который для турбулентного режима лежит в интервале от 1,05 до 1,15:

,

.

Общие потери давления:

.

Общие потери напора:

.

Потери давления на подъём жидкости:

.

Избыточное давление в монтежю:

.

Абсолютное давление в монтежю:

.

Задача 15

Определить гидравлическое сопротивление кожухотрубчатого теплообменника при движении через него потока воды. Средняя температура в теплообменнике 60 °C. Массовый расход жидкости 300 т/ч. Диаметр труб 20×2 мм, длина труб 6 м, число труб 1658, число ходов теплообмнника по трубному пространству 2. Трубы стальные с незначительной коррозией.

Решение

Плотность и вязкость жидкости (вода [2, с. 4-5], органические жидкости [2, с. 14, 15]: ρ = 983,2 кг/м³, μ = 0,4668 мПа·с.

Массовый расход жидкости: .

Объёмный расход жидкости: .

Эквивалентный диаметр трубы круглого сечения равен внутреннему диаметру: .

Площадь сечения трубного пространства теплообменника:

.

Скорость жидкости: .

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) находим по формуле Кольбрука:

.

Потери давления на трение:

.

Местные сопротивления кожухотрубчатого теплообменника представлены на рис. 6 и в табл. 2.

Рис. 6. Местные сопротивления кожухотрубчатого теплообменника

Таблица 2

Местные сопротивления кожухотрубчатого теплообменника

№	Название местного сопротивления	Коэфф. сопрот.	Кол-во сопрот.
1 2 3 4 5	Вход в камеру (входной штуцер) Вход в трубчатку Выход из трубчатки Поворот на 180° Выход из камеры (выходной штуцер)	1,5 1,0 1,0 2,5 1,5	1 k = 2 k = 2 k – 1 = 1 1
Сумма местных сопротивлений:  ξмс = 1,5 + 1· k + 1· k + 2,5·(k –1) + 1,5 = 0,5 + 4,5· k = 0,5 + 4,5·2 = 9,5

Потери давления на местные сопротивления:

.

Общие потери давления складываются из потерь на трение и потерь на местные сопротивления (кинетические потери отсутствуют, поскольку на входе теплообменник жидкость движется):

.

Общие потери напора:

.

Задача 16

Вода при температуре 20 °C движется по цилиндрическому змеевику из нижней ёмкости в верхнюю со скоростью 1 м/с. Характеристики змеевика: диаметр витка 1 м, число витков 10, шаг витка 0,1 м, диаметр трубы 50×2,5 мм. Избыточное давление в нижней ёмкости 1,5 ати. Определить избыточное давление в верхней ёмкости. Трубы змеевика стальные с незначительной коррозией.

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:

Задача 19

Для условий задачи 18 определить высоту всасывающей линии, запас на кавитацию и максимальную высоту всасывающей линии, если частота вращения вала центробежного насоса 2900 об/мин. Сравнив высоту всасывающей линии с максимальным её значением, сделать вывод о возможности работы насоса в заданных условиях.

Решение

Нижняя ёмкость открытая, давление в ней равно атмосферному:

.

Высота всасывающей линии:

.

Запас напора на кавитацию:

.

Давление насыщенных паров при температуре жидкости (вода [2, с. 6-7], органические жидкости [2, с. 21]): .

Максимальная высота всасывающей линии:

.

насос сможет работать в заданных условиях.

Задача 20

Для условий задачи 17 определить полезную мощность насоса и мощность на валу насоса, если объёмный КПД насоса 90 %, гидравлический КПД насоса 95 %, механический КПД насоса 85 %. Определить также КПД насосной установки, если электродвигатель насоса питается от трёхфазной сети напряжением 380 В и силой тока 1,8 А.

Решение

Схема передачи мощности в насосной установке на рис. 8 (на рисунке изображён поршневой насос).

Рис. 8. Схема передачи мощности в насосной установке

КПД насоса: .

Мощность, передаваемая насосом в гидравлическую сеть (полезная мощность насоса):

.

Частота вращения вала центробежного насоса соответствует частоте вращения вала электродвигателя, редуктор в такой насосной установке не требуется, следовательно, мощность на валу электродвигателя равна мощности на валу насоса: .

Мощность, потребляемая электродвигателем из электрической сети:

.

КПД насосной установки: .

Задача 21

По гидравлической сети требуется перекачивать воду, расход которой составляет 25 т/ч при температуре жидкости 20 °C. Скорость во всасывающем трубопроводе 1,5 м/с, скорость в нагнетательном трубопроводе 2,5 м/с. Высота от уровня жидкости в нижней ёмкости до верхней точки подъёма жидкости 35 м. Потери напора в сети 27 м. Абсолютное давление в нижней ёмкости 100 кПа, абсолютное давление в верхней ёмкости 2,2 ата. Определить производительность сети и напор, необходимый для данной сети, подобрать центробежный насос для работы на данную сеть с частотой 2900 об/мин.

Решение

Плотность жидкости (вода [2, с. 4-5], органические жидкости [2, с. 14, 15]): ρ = 998,2 кг/м³.

Массовый расход жидкости: .

Объёмный расход жидкости:

.

Напор, необходимый для работы гидравлической сети:

.

На полях характеристик центробежных насосов (рис. 9) отмечаем точку сети с координатами: , .

Для данной сети подходит насос К65-40-250/2, альтернативу ему могут составить насосы К65-50-250/2 и К80-50-250/2.

 

Обозначение марки насоса К65-40-250/2:

К – консольный центробежный насос (отличается от других типов насосов консольным закреплением рабочего колеса насоса на валу);

65 – диаметр входного патрубка, мм;

40 – диаметр выходного патрубка, мм;

250 – номинальный диаметр рабочего колеса, мм;

/2 – число полюсов электродвигателя насоса и, следовательно, частота работы насоса (2 – 2900, 4 – 1450, 6 – 960, 8 – 720 об/мин).

Находим рабочие характеристики этих насосов в каталоге и определим их мощность при :

К65-40-250/2 ,

К65-50-250/2 ,

К80-50-250/2 .

Следует отметить, что указанный мощности даны для калибровочной жидкости (воды) с плотностью 1000 кг/м³.

Таким образом, насос К65-40-250/2 является в заданных условиях самым экономичным из выбранных насосов.

По рабочим характеристикам насоса определяем напор насоса при заданной производительности: .

Задача 22.

Для условий задачи 21 определите полезную мощность и мощность на валу насоса, сравнив последнюю со значением из каталога насосов.

Решение

Мощность, передаваемая насосом в гидравлическую сеть (полезная мощность насоса):

.

По рабочим характеристикам насоса определяем КПД насоса при заданной производительности: .

Расчётная мощность на валу насоса:

.

Пересчитаем заданную найденную в задаче 21 по рабочим характеристикам мощность на валу насоса с калибровочной на рабочую жидкость:

.

Небольшое расхождение полученных значений связано с неточностью определения по графикам рабочих характеристик.

Задача 23

Для условий задачи 21 определите характеристику сети и рабочую точку, если характеристика насоса описывается уравнением: , где  – производительность сети, м³/ч.

Решение

Уравнение сети представляет собой параболу: ,

где ,

 (при условии постоянства λ).

Однако в задаче недостаточно данных для нахождения коэффициента B, выразим его из уравнения сети для точки , :

.

Таким образом, уравнение сети имеет вид: , где производительность сети  выражена в м³/ч, поскольку именно эти единицы измерения использовались при нахождении коэффициента B.

Рабочая точка представляет собой пересечение двух парабол: характеристики насоса и характеристики сети. Для её нахождения необходимо приравнять уравнения характеристик:

.

Получаем квадратное уравнение:

.

Находим положительный корень квадратного уравнения:

.

Подставляя это значение в уравнение сети, находим вторую координату рабочей точки:

.

Рис. 10. Характеристика насоса и характеристика гидравлической сети

Задача 25

В трубном пространстве кожухотрубчатого теплообменного аппарата производят нагрев 4 т/ч бинарной смеси бензол-толуол от начальной температуры 30 °C до конечной температуры 80 °C. Содержание низкокипящего компонента в бинарной смеси 40 % масс. В качестве теплагента используют насыщенный водяной пар, подаваемый в межтрубное пространство под избыточным давлением 0,5 кгс/см². Атмосферное давление 750 мм рт. ст. Потери тепла в окружающую среду составляют 10 % от тепловой нагрузки теплообменника. Определить тепловую нагрузку теплообменного аппарата и расход греющего пара.

Решение

Теплагент – насыщенный водяной пар (конденсация в межтрубном пространстве).

Хладагент – бинарная смесь бензол-толуол (нагрев в трубном пространстве).

Абсолютное давление насыщенного водяного пара: