Система охлаждения кессонов плавки
Следовательно, получим сопротивление на участке ВБ:
И рассчитаем сопротивление на участке ВБА:
Найдем сопротивление на участке ЕВ:
-
турбулентное
установившееся
движение
Коэффициент эквивалентной шероховатости для трубы магистрали
возьмем такой же. как для труб кессонов (0,02 мм).
Таким образом, удельное сопротивление трения (или по длине) и удельное местное сопротивление будет равно:
Сопротивление на участке ЕВ равно:
где
и
потери
на тройнике
и отвод соответственно.
Найдем сопротивление на участке КЕ:
-
турбулентное
установившееся
движение
Коэффициент эквивалентной шероховатости для трубы магистрали
возьмем такой же. как для труб кессонов (0,02 мм).
Таким образом, удельное сопротивление трения (или по длине) и удельное местное сопротивление будет равно:
Сопротивление на участке ЕК равно:
где
и
-
потери на тройнике,
внезапное
расширение.
Переходим к расчету общего сопротивления магистрали. Для этого необходимо суммировать три параллельных соединения трубопроводов. Первым находим сопротивление при параллельном соединении участка ВБА и второго уровня кессонов, оно будет равно сопротивлению в точке В.
Вторым находится сумма сопротивлений в точке В на участке ЕВ, с третьим уровнем кессонов:
Таким образом, мы находим сопротивление в точке К, что будет являться общим сопротивлением всей системы. Оно находится суммированием сопротивлений в точке Е и на участке КЕ:
Полный напор в нашем случае сложится из геометрического и потерянного напоров. Первый легко найти по приведенной пространственной схеме водоснабжения. Таким образом:
Это и есть полный напор, который должен развивать насос для обеспечения заданного режима водопотребления данной сетью. Напорная характеристика данной сети приведена на графике.
Расчет потерь тепла
Мы
имеем: толщину
задней стенки
кессона равную
коэффициент
теплопроводности
стенки
,
температуру
воды внутри
системы охлаждения
при её работе
равную t=50єC,
температуру
окружающей
среды t=10єC.
Учитывая эти и другие значения находим потери тепла в окружающую среду.
Но для этого сначала необходимо вычислить плотность теплового потока по формуле:
,
где
и
- соответственно
температура
поверхности
пластины и
теплоносителя
(температура
набегающего
потока),
-
коэффициенты
теплопроводности
строительного
кирпича.
У стальной стенки трубы имеется термическое сопротивление, но оно чрезвычайно мало и поэтому, без ущерба может быть отброшено. Находим q:
,
где
коэффициент
теплопроводности
строительного
кирпича взятый
из начальных
условий с учётом
температур
равны:
.
Площадь поверхности кессона находим из его линейных размеров взятых из технической литературы:
.
Вследствие всего тепловой поток, отнимаемый системой охлаждения будет равен:
.
Рассчитываем коэффициенты теплоотдачи от воды к стенке.
Критерий Re для трубопровода мы рассчитывали при расчёте характеристики сети.
Так как это турбулентный режим (Re>2320), то необходимо воспользоваться формулой:
Nu=0,021Re0.8
Рассчитываем
при коэффициенте
теплопроводности
воздуха
по формуле:
Рассчитываем
коэффициент
теплоотдачи
от наружной
поверхности
материала
(стенки) к окружающей
среде. Для расчета
коэффициента
теплоотдачи
при свободной
конвекции
пользуются
формулой:
Но при теплообмене за счет свободной конвекции воздуха можно пользоваться упрощенным уравнением. Для горизонтальных цилиндров, определяющий размер - наружный диаметр цилиндра.
В нашем случае наружный диаметр равен d=0,058м, следовательно пользуемся формулой:
Рассчитаем тепловой поток на единицу длины.
Для расчёта теплового потока на единицу длины трубопровода воспользуемся формулой:
где:
-коэффициент
теплоотдачи
от воды к стенке;
1-теплопроводность
стали:1=17,5
Вт/м*град;
-
теплопроводность
изоляции
=0,15
Вт/м*град;
-коэффициент
теплоотдачи
от наружной
поверхности
изоляции к
окружающей
среде; d1- внутренний
диаметр; d2- наружный
диаметр трубы;
d3- диаметр трубы
с изоляцией;
t1- температура
воздуха t1=250С;
t2-температура
наружного
воздуха t2=100С.
Необходимо учитывать термическое сопротивление стальной стенки трубы, но оно чрезвычайно мало и поэтому может быть отброшено.
Заключение
В данной работе проведен полный расчет системы водяного охлаждения кессонов печи жидкой плавки. Результатом расчетов является построенная напорная характеристика нашей сети. В ходе выполнения задания были рассчитаны такие величины как, число Рейнольдса, коэффициенты трения, местного сопротивления, потери напора и т.д. для кессонов рядового и фурменного, участков стояков и коллектора, всей системы охлаждения в целом, была построена характеристики сети. Итогом курсовой работы стал расчёт потерь тепла.
25