Veebolieri töö ülesanne on 25 kraadine vesi, mis pumbatakse boilerisse, üles soojendada 80kraadini. Selleks tehakse vajalikud arvutused, võttes arvesse vee füüsikalised omadused, vee voolukiirus aparaadis, aparaadi soojuskoormus, auru kulu antud protsessi läbiviimiseks, soojusülekandetegurit nii vee kui auru poolel, bolieri küttepind, peamised ehituslikud näitajad, leida surve- ja liinikaod bolieris. Oluline on leida terve liini ulatuses ka survekadu vee voolamisel väljaspool boilerit. Igas protsessis on vaja ka teada, millise võimsusega pumpa vaja on. Need kõik arvutused on olulised, et majanduslikult teha ratsionaalseid otsuseid. Töö- ja arvutuskäik 2. Temperatuuride graafik ja keskmine logaritmiline temperatuuride vahe Keskmine logaritmiline temperatuuride vahe kütteauru ja vee vahel: t 2 - t1 t = ta - t1 ; °C t = (80-25)/ ln /((100-25)/(100-80)) = 41, 6 ºC ln
............................................................................................7 8. Soojusläbikandetegur k ja valitud toru seina temperatuuri kontroll.................................................8 9. Boileri küttepind ja peamised ehituslikud näitajad..........................................................................8 10. Boileri hüdrauliline arvutus...........................................................................................................9 10.1 Survekadu kohttakistuste ületamiseks boileris........................................................................9 10.2 Liinikaod boileris...................................................................................................................12 10.3 Summaarne survekadu boileris..............................................................................................12 10.4 Survekadu vee voolamisel väljaspool boilerit (Hsum)....................................................
g) Boileri silindrilise väliskesta läbimõõt sõltub aparaadi tootlikkusest, torude arvust, läbimõõdust jm. näitajatest. Valin boileri silindrilise väliskesta läbimõõduks Dk = 0,4 m 11. Boileri hüdrauliline arvutus Boileri hüdraulilise arvutuse eesmärgiks on leida veepumba vajalik võimsus ja tekitatav surve, mis kindlustaks etteantud tootlikkuse ja vee voolukiiruse ning kataks aparaadis ja ühendustorustikus (liinis) tekkivad survekaod (rõhukaod). 11.1. Survekadu kohttakistuste ületamiseks boileris a) Vee sisse- ja väljavoolu ava ristlõikepind: f1 = 0,785 ds2 ; m2 f1 = 0,785 0,000625 = 0,000491 m2 f1 = 0,000491 m2 b) Ühe käigu jaotuskarbi ristlõikepind: 0,785 Dk 2 0,785 0,16 f2= ; m2 f2= = 0,0114 z 11 f2 = 0,0114 m2 c) Ühte käiku kuuluvate torude ristlõikepind:
g) Boileri silindrilise väliskesta läbimõõt sõltub aparaadi tootlikkusest, torude arvust, läbimõõdust jm. näitajatest (Dk = 0,30,6 m). 5 11. Boileri hüdrauliline arvutus Boileri hüdraulilise arvutuse eesmärgiks on leida veepumba vajalik võimsus ja tekitatav surve, mis kindlustaks etteantud tootlikkuse ja vee voolukiiruse ning kataks aparaadis ja ühendustorustikus (liinis) tekkivad survekaod (rõhukaod). 11.1. Survekadu kohttakistuste ületamiseks boileris a) Vee sisse- ja väljavoolu ava ristlõikepind: f1 = 0,785 ds2 ; m2 b) Ühe käigu jaotuskarbi ristlõikepind: 0,785 Dk 2 f2= ; m2 z c) Ühte käiku kuuluvate torude ristlõikepind: f3 = f1 nk ; m2 Valemites kasutatud ehituslikud näitajad on arvutatud (või valitud) punktis 10. d) Kohttakistustegur vee sissevoolul esimesse jaotuskarpi: 2 f1 1 = 1 -
Järelikult saab hüdrauliline lang olla ainult positiivne suurus: I>0. Elavlõike muutumisel ka voolukiirus muutub, ning seetõttu muutub ka kineetilise ja potentsiaalse energia suhe. Näiteks kui elavlõige suureneb ja voolukiirus seetõttu väheneb, võib voolamise survejoon, mis kulgeb energiajoonest kiirussurve vürra allpool, ka tõusta voolusuunas. Survejoon ühtib energiajoonega tasakaalulise vedeliku jaoks. Survekadu hᵼ iseloomustab energiat, mis kulub voolutakistuste ületamiseks. Kui vooluhulk Q on teada, siis vajalik võimus (kW) voolutakistuste ületamiseks. 80. Selgitada surve-ja energiajoone määramist reaalvedeliku voolamisel. Reaalvedeliku voolamise energiajoon saab ainult geodeetilislt alaneda voolusuunas. Reaalvedeliku voolamise määrab survekadu hᵼ voolutakistuse ületamiseks kuluva erienergia. Sõltuvalt voolutakistusest liigitatakse survekaod hõõrdesurvekaoks ja kohtsurvekaoks.
Kas antud tingimustel on see rõhk tagatud? Lähteandmed: => L = 10m = 0,05 NPSH = 1,5m = 1000 kg/ Leida: Valemid: Bernoulli võrrand Lahendus: Et ei tekiks kavitatsiooni: 2,53 > 1,72 järeldus: kavitatsiooni ei teki. Ülesanne 6 Tsentrifugaalpumba APP44-150 tööratta läbimõõt on 410mm (vt. joonis). Pumbatelg asetseb reservuaari veepinnast 6,5m kõrgusel ning imitorustikus tekkiv survekadu on 0,98m. Pumbatava vee temperatuur on 20 C ning õhurõhk reservuaari vabapinnal on 0,1Mpa. Milline on pumba kriitiline vooluhulk, millest suuremal väärtusel hakkab pump kaviteerima? Selgita saadud tulemust arvutustega. Lähteandmed: t = 20C = 0,1Mpa Leida: Valemid: Lahendus: (tabelist) Ülesanne 7 Tsentrifugaalpumba APP44-150 tööratta läbimõõt on 410mm (vt. joonis). Pumbatava vooluhulga 100 l/s korral on imitorustikus tekkiv survekadu 2,4m
See on Bernoulli võrrand ideaalvedeliku muutumatu voolu voolujoone kohta. 1.18 Bernoulli võrrand reaalvedeliku voolule. , Kus z1 ja z2 on pinnakeskmete kõrgused nulltasandist p1 ja p2 on rõhud pinnakeskmetes Võrrandi teisendamise tulemusena saadakse Bernoulli võrrand ideaalvedeliku muutumatu voolu kohta: Reaalvedeliku voolamisel muutub erienergia piki ideaalvedelikku ning seega lisandub võrrandisse survekadu h t, mis mõõdab voolamisel ristlõikest 1 lõikeni 2 voolutakistuse ületamiseks kulunud energiat. Bernoulli võrrand reaalvedeliku muutumatu e statsionaarse voolu kohta kujuneb seega: See on hüdrodünaamika põhivõrrand. Muutuva e. ebastatsionaarse voolamise korral lisandub Bernoulli võrrandisse inertsisurve: Inertsisurve tekib äkki kiirenevas (hin>0) või aeglustuvas (hin<0) voolus, ta kaasneb potentsiaalse ja kineetilise energia
g 2 g g 2 g Bernoulli võrrand reaalvedelikule vedeliku voolamisel nt piki toru koguenergi pidevalt väheneb potentsiaalse energia kadude tõttu Hõõrdetakistus vedeliku voolamisel tekivad hõõrdumsed vastu toru seina ning viskoosuse tõttu höördumine vedelikekihtide vahel. Turbulentsel voolamisel lisandub sellele ka energiakadu osakeste turbulentse segamise tõttu. Neid kõiki nimetatakse hõõrdetakistuseks ja nende tõttu tekkivat survekadu hõõrdsurvekaoks hhõõrde 32lµ hhõõrde = gd 2 64 l 2 l 2 hhõõrde = * * = Re d 2 g d 2g Lambda hõõrdetegur. Siledate torude korral = 0,316 Re 0, 25 Kohttakistus kui voolamisel voolusuund muutub, väänduvad voolujooned tugevasti ja tekivad keerised, mis põhjustavad energiakadusid ja mis liidetakse hõõrdetakistuse energiakadudele
24 0,014 Tabel 2 Ühisveevarustuse süsteemi iseloomustavad suurused Lahenduskäik: l Q j 1=q1L5 =0,026500=13 s l Q j 2=q2L2 =0,012200=2,4 s l Q j 3=q3L3 =0,014300=4,2 s Toru Transiit Jaotuv Arvutuslik Kiirus MIN d Valitud Sisemine Kiirus Survekadu nr. (l/s) (l/s) (l/s) (m/s) (mm) toru d (mm) (m/s) (mVs) 1 39,6 0 39,6 0,8 251,1 PE De 277,6 0,65 0,138 315 2 11,8 2,4 13,0 0,8 143,1 PE De 158,6 0,66 0,555 180 3 4,6 4,2 6,7 0,8 103,3 PE De 110,2 0,70 1,490 125
N = G Hsum 1,2 / (3600 102 ); kW Pumba vajaliku võimsuse määravad: pumba kasutegur- mida suurem kasutegur seda väiksem võimsus, tootlikkus- mida suurem tootlikkus seda suurem võimsus, summaarne tõstekõrgus- mida suurem tõstekõrgus seda suurem pumba võimsus, varutegur- ootamatute kadude katteks 26. Selgitada voolukiiruse w, torustiku siseläbimõõdu d, liinipikkuse L ja voolava vedeliku viskoossuse mõju survekaole liinis. Mida pikem liin seda suurem survekadu; mida väiksem viskoossus seda paremini voolab; mida kitsam torustiku läbimõõt seda suurem survekadu. mida suurem voolukiirus seda suurem survekaudu. 27. Esitada vähemalt 2 näidet segamisprotsesside kasutamise / tähtsuse kohta tehnoloogilistes protsesseides. Kasutatakse soojuslike protsesside kiirendamiseks mahulistes soojusvahetites. Segamine tekitab toote poolel sundkonvektsiooni, vedela toote kihid segunevad intensiivselt ja soojusülekandetegur suureneb.
Vee 700C juures on tsentrifugaalpumba imemiskõrgus null. Imemiskõrgus (m) 7,0 5,8 4,7 2,3 0 Vee temperatuur (0C ) 0 20 40 60 70 Vastavalt Bernoulli võrrandile on vedeliku voolu erienergia (potensiaalse ja kineetilise energia summa ) erinevates vedeliku voolu ristlõigetes (nn. elavlõikes) on võrdsed. E= Epot.+Ekin. Voolavas reaalvedelikus see nii ei ole . Ristlõikest I ristlõikeni II kulub voolutakistuste ületamiseks energiat (survekadu hti). Vedeliku potensiaalne energia kujutab endast vedeliku asendienergia (e.kõrgussurve ) z ja rõhuenergia (e. piesomeetersurve) p/(g) summat. Kui vedelik liigub lisandub potensiaalsele energiale kineetiline energia Ekin = v2/(2g). Seega võib avaldada Bernoulli võrrandi voolu erienergia kohta pumba veevõtukoha veepinna ja pumba imiava ristlõigete (I II) jaoks : z 0 + p0 /( g) + v0 2 /(2g) = z 1 + pi /( g) + vi 2 /(2g) + hti , kus - z0 on vedeliku asendienergia veepinnal ,
- z kõrgussurve (potentsiaalne asendi-erienergia), 2 - - kiirussurve (kineetiline erienergia), ning 2g p - - piesomeetersurve (potentsiaalne rõhu-erienergia). g Reaalvedeliku jaoks on see olukord natuke erinev, kuna voolu koguenergia liikumisel torus väheneb pidevalt kadude tõttu, mida põhjustavad nt. vedeliku viskoossus, vedeliku hõõrdumine vastu toru seinu, kohttakistused, jm. Sellega kaasneb survekadu, mida tähistame kui hkadu, ning seda arvestades võtab Bernoulli võrrand reaalvedeliku statsionaarse voolamise jaoks järgmise kuju: 12 p1 2 p z1 + + = z 2 + 2 + 2 + hkadu (3.43). 2g g 2g g 3.4.2.1 Bernoulli võrrandi rakendamine fluidumi mahtkulu ja kiiruse mõõtmisel Mõõteriistad, mis kasutavad Bernoulli võrrandit fluidumi mahtkulu ja kiiruse mõõtmisel,
olekuparameetritest, vaid ka voolamise tingimustest. Fluidumi voolamise režiimid laminaarne ja turbulentne Reynoldsi arv Bernoulli võrrand reaalsele fluidumile. Vedeliku voolamisel, nt piki toru, voolu koguenergia pidevalt väheneb potentsiaalse energia kadude tõttu. Reaalse fluidumi voolu kahe ristlõike jaoks Energiabilansi võrdsustamiseks liidetakse võrrandi paremale poolele liige, mis väljendab survekadu ƸFh kus ƸFh väljendab erienergiat, mis kulutatakse reaalvedeliku voolamisel hüdraulilise takistuse ületamiseks. Hõõrdetakistus, kohttakistus. Hõõrdetakistus eksisteerib reaalse vedeliku liikumisel torudes kogu toru pikkuses. Ta suurus sõltub vedeliku voolamise režiimist, toru pikkusest ja diameetrist ning kiirusest. Kohttakistuste mõju voolule on lokaalne st avaldub ainult takistuse paiknemise kohas.Kohttakistused:voolulaiendid ja
Igapäeva hüdraulikas on tegemist peamiselt muutumatu voolamisega ; selline on vee liikumine torustikes , kanalites . Täiesti muutumatut voolamist ei ole ,kuid kui muutumine on aeglane , siis see märgatavaid kiirendusi ei põhjusta. Vedelike voolamise põhivõrrandiks on nn. Bernoulli võrrand .Hõõrdevaba vedeliku voolu erienergia on voolu pikkusel konstsntne E1 = E2 .. Reaalvedeliku voolamisel see nii ei ole ja Bernoulli võrrand saab kuju E1 = E2 + h (t) , kus h(t ) on survekadu., mis mõõdab voolutakistuste ületamiseks kulunud energiat. Seda Bernoulli võrrandit loetakse hüdrodünaamika põhivõrrandiks , mille abil saab lahendada enamiku voolamisega seotud probleeme . Laeva hüdraulised masinad . Pumbad. Hüdraulilisteks masinateks nimetatakse selliseid masinaid, milles põhiliseks töötavaks kehaks on vedelik. Hüdrauliliste masinate ehitus ja töö põhineb hüdrodünaamikal. Olenevalt masinas toimuva energeetilise protsessi iseloomust ja masina
17. Miks kasutatakse plaatsoojusvahetites toote poolel väikest voolukiirust (wp = 0,25– 0,3 m/s)? Nimetada vähemalt 2 põhjust. Seina mõju on suur, voolukanal kitsas, muidu muutuks hüdrauliline takistus liiga suureks. Toote teekond on üpris pikk. 18. Millised on plaatsoojusvaheti olulisemad puudused? Nimetada vähemalt 3. Vaja võimsat pumpa, elektrienergia kulu suurem, suur survekadu. Võib esineda lekkeoht, vaja kasutada suuri tihendeid ja tihti vahetada. Keerulise ehitusega aparaat. Kapriisne toote ja agensi puhul, piimakivi jms. 19. Milles seisneb plaatpastörisaatori ühe sektsioonina kasutatava regeneratiivsektsiooni olulisus? Esitada vähemalt 3 argumenti. Aitab mõlemat liiki agensi kokku hoida, külma ja kuuma kulu vähendamine. Suure tootlikkusega, tõstab aparaadi tootlikkust, võimsust. Võimalik toodet kindlal
annaabi.ee 
