Решения практических задач динамики потоков применительно к химической промышленности

14.Необходимо установить насос для перекачивания высоко летучей жидкости из хранилища в цех на производство. Расстояние от хранилища до цеха 150 м. Необходимо минимизировать расстояние от установки насоса до цеха с целью облегчения его обслуживания. Если жидкость имеет абсолютное давление паров 138 кПа, абсолютное давление в хранилище 2,04 атм., уровень жидкости в хранилище на 9 м выше уровня установки (линии всасывания) насоса, допустимая высота всасывания имеющегося насоса 4,5 м, каково минимально возможное расстояние установки насоса возле цеха без нарушения режима его работы? Для перекачивания используется стальной трубопровод с внутренним диаметром труб 50 мм, заданная производительность трубопровода 20 м3/час. Свойства жидкости: (м=5 сП, с=0,72 г/см3).

15.Необходимо перекачивать воду с температурой 21°C(с давлением водяных паров при этом 2413 Па) из скважины глубиной 45 м с производительностью 5,7 м3/час. В наличии нет погружного насоса, однако есть центробежный насос нужной производительности. Если используется стальной трубопровод с внутренним диаметром 25 мм, допустимая высота всасывания центробежного насоса 4.5 м, как близко к поверхности воды нужно установить насос для обеспечения его нормальной работы?

16.Необходимо выбрать насос для транспортировки органической жидкости с вязкостью 5 сП и плотностью 0,87 г/см3 с производительностью 230 м3/час. Трубопровод состоит из: прямых стальных труб протяженностью 300 м и внутренним диаметром 200 мм; 4 шаровых кранов; 16 задвижек; 42 отводов с разворотом потока на 90°. Точка выгрузки трубопровода расположена на 9 м выше точки загрузки. Абсолютное давление на входе и выходе трубопровода 70 кПа.

А) Какой потребуется напор насоса?

Б) Какова мощность необходима для транспортировки жидкости?

В) Подобрать насос из набора характеристик в приложении: частоту вращения, диаметр рабочего колеса.

Г) Для выбранного насоса определить мощность двигателя.

Д) Если давление паров жидкости 34,5 кПа, как высоко над уровнем жидкости можно установить насос, работающий без кавитации?

17.Необходим насос, который развивает давление 2,7 атм. при расходе 70 м3/час для воды. Какая совокупность показателей насоса: частота вращения двигателя, диаметр рабочего колеса, полученные на основании характеристик из приложения, будут наилучшими для их применения? Какова эффективность выбранного насоса, мощность двигателя, крутящий момент, допустимая высота всасывания для условий применения?

18.Центробежный насос берет воду из скважины при температуре 50°C (давление водяных паров ) и перекачивает ее с расходом 12 м3/час по трубопроводу в резервуар. Избыточное давление в резервуаре 1,4 атм. и уровень воды в нем на 12 м выше, чем в скважине. Применяемый трубопровод состоит из: стальных труб протяженностью 90 м и внутренним диаметром 40 мм; 10 отводов с разворотом потока на 90°; 6 задвижек; диафрагмы измерительной с диаметром 25 мм.

А) Подобрать наиболее подходящий насос из набора характеристик в приложении. Какой будет напор насоса, диаметр рабочего колеса, эффективность, допустимая высота всасывания, мощность насоса в условиях применения?

Б) Если выбран насос с частотой вращения двигателя 1800 об/мин, какой диаметр колеса нужно использовать?

В) Каков должен быть крутящий момент и мощность двигателя при эффективности насоса 50%?

Г) Если допустимая высота всасывания составляет 1,8 м для условий применения, на какой максимальной высоте от уровня воды в скважине можно устанавливать насос без нарушения режима работы?

Д) Какие показания перепада давления будут на измерительной диафрагме?

19.Вода при 20°C перекачивается с расходом 70 м3/час из открытой скважины, в которой уровень воды на 30 м ниже уровня земли, в резервуар. Уровень воды в резервуаре на 24 м выше уровня земли. Трубопроводная система состоит из: стальных труб протяженностью 210 м и внутренним диаметром 90 мм; 8 нарезных отводов с разворотом потока на 90°; 2 шаровых кранов. Давление водяных паров при рабочей температуре 17,5 мм рт. ст.

А) Какой потребуется напор насоса? Какова гидравлическая мощность, необходимая для перекачивания?

Б) Будет ли насос с характеристиками, показанными на рисунке Рисунок 7.2, применим для использования в этом случае? Если да, какой диаметр рабочего колеса, скорость вращения двигателя и его мощность необходимы?

В) На каком максимальном расстоянии над поверхностью воды в скважине можно установить насос с целью обеспечения его нормальной работы?

20.Органическая жидкость должна перекачиваться с расходом 70 м3/час из кипятильника дистилляционной колонны в резервуар. Уровень жидкости в кипятильнике на 1 м выше уровня земли. Уровень жидкости в резервуаре на 6 м выше уровня земли. Перекачивающий насос находится на уровне земли. Трубопроводная система состоит из: 14 отводов с разворотом потока на 90°; 4 задвижек; 150 м стальных труб с внутренним диаметром 75 мм. Плотность жидкости 0,85 г/см3, вязкость 8 сП, давление паров жидкости при рабочих условиях 600 мм рт. ст. Избыточное давление в кипятильнике 35 кПа. Выбрать подходящие характеристики насоса в приложении.

А) Какова частота вращения двигателя?

Б) Каков диаметр рабочего колеса?

В) Какова мощность и крутящий момент электродвигателя?

Г) Где должен находиться насос во избежании кавитации?

21.Жидкость с вязкостью 5 сП, вязкостью 0,72 г/см3 и давлением водяных паров 137,9 кПа, перекачивается из хранилища, в котором абсолютное давление 2 атм., в открытую емкость с расходом 22 м3/час по стальному трубопроводу. Трубопровод имеет протяженность 150 м с внутренним диаметром 50 мм. Уровень жидкости в хранилище на 9 м выше уровня установки насоса. Если допустимая высота всасывания 4,5 м, на каком расстоянии от места слива можно установить насос без опасения возникновения кавитации?

22.Необходимо определить характеристики насоса для перекачивания воды при температуре 16°C из емкости А в емкость Б с расходом 45 м3/час. Абсолютное давление в емкости А равно 1 атм., уровень воды на 0,5 м выше уровня установки насоса. Избыточное давление в емкости Б - 70 кПа, а уровень воды в ней на 10 м выше уровня установки насоса. Трубопровод состоит из: стальных труб протяженностью 75 м и внутренним диаметром 50 мм; 10 фланцевых отводов с разворотом потока на 90°; 6 задвижек.

А) Определить напор насоса, необходимый для этой работы.

Б) Предположим, что насос имеет аналогичные характеристики как на рисунке Рисунок 7.2, какой размер рабочего колеса можно использовать и какова потребуется мощность насоса для обеспечения заданной производительности?

В) Если температура воды увеличится, то давление водяных паров, соответственно возрастет. Определить максимальную допустимую температуру воды, при которой еще не наступит кавитация, полагая, что насос установлен так близко к источнику на сколько это возможно.

23.Трубопровод для транспорта жидкости (с=50 сП, м=0,85 г/см3) из сосуда А в сосуд Б состоит из: стальных труб протяженностью 200 м и внутренним диаметром 75 мм; 4 шаровых кранов; 10 отводов с разворотом потока на 90°. В сосуде А давление атмосферное, относительное давление в сосуде Б - 35 кПа. Уровень жидкости в сосуде Б на 3 м выше, чем в сосуде А. Требуется перекачивать жидкость с производительностью 55 м3/час при температуре 27°C, используя характеристики насоса, изображенные на рисунке Рисунок 7.2. Определить:

А) Диаметр рабочего колеса, который можно использовать в насосе.

Б) Развиваемый насосом напор.

В) Мощность, требуемую для перекачивания жидкости.

Г) Мощность двигателя, приводящего в действие насос и его крутящий момент.

Д) Допустимую высоту всасывания при заданных рабочих условиях.

24.Необходимо выбрать центробежный насос для перекачки угольной суспензии. Определить, какой насос обеспечит производительность 45 м3/час при минимальном давлении 240 кПа. Подобрать подходящие характеристики насоса из приложения. Плотность суспензии 1,35 г/см3. Определить:

А) Размер рабочего колеса, его частоту вращения. Обосновать выбор.

Б) Эффективность насоса при рабочих условиях.

В) Потребляемую мощность насоса.

Г) Допустимую высоту всасывания.

25.Необходимо подобрать насос, перекачивающий органическую жидкость из кипятильника в резервуар. Жидкость имеет (м =5 сП, с=0,78 г/см3) и давление водяных паров 150 мм рт. ст. Избыточное давление в хранилище 240 кПа, а кипятильника 175 кПа. Уровень входа трубопровода в резервуар на 22,5 м выше уровня кипятильника. Трубопровод состоит из: стальных труб протяженностью 53 м и внутренним диаметром 65 мм; 2 отвода с разворотом потока на 90° и один шаровой кран, как для линии нагнетания, так и для линии всасывания. Насос должен обеспечить производительность 45 м3/час. Если используемый насос имеет такие же характеристики, как на рисунке Рисунок 7.2, определить:

А) Подходящий диаметр рабочего колеса.

Б) Напор, необходимый для обеспечения производительности сети.

В) Напор, который обеспечивает насос.

Г) Мощность двигателя, обеспечивающего работу трубопровода.

Д) Максимальную высоту над уровнем кипятильника, на которой можно установить насос при условии его работы без кавитации.

26.Необходимо подобрать насос для перекачки бензина из кипятильника дистилляционной колонны в резервуар с производительностью 57 м3/час. Избыточное давление в кипятильнике 105 кПа при температуре 60°С. В резервуаре избыточное давление 172 кПа. Уровень в резервуаре на 1,5 м выше, чем в кипятильнике. Трубопровод состоит из стальных труб общей протяженностью 42 м и внутренним диаметром 50 мм. Линия нагнетания, идущая от насоса к резервуару, содержит 3 задвижки, 10 отводов с разворотом потока на 90°, а линия всасывания, соответственно, 2 задвижки и 6 отводов с разворотом потока на 90°. Давление паров бензина при 60° составляет 400 мм рт. ст.

А) Используя характеристики насоса, изображенные на рисунке Рисунок 7.2, определить: диаметр рабочего колеса для насоса; напор, который развивает насос; мощность двигателя, необходимую для работы насоса; допустимую высоту всасывания.

Б) Если насос находится на одном уровне с кипятильником, как далеко от кипятильника он может быть установлен при условии отсутствия кавитации?

27.Кипятильник нижней части дистилляционной колонны содержит органическую жидкость под избыточным давлением 1 атм. при температуре 160°C. Жидкость имеет свойства: (м =0,5 сП, с =0,7 г/см3) и давление паров 800 мм рт. ст. Жидкость необходимо перекачать в другую колонну с расходом 45 м3/час на высоту 9 м выше кипятильника с внутренним избыточным давлением 1 атм. в месте выгрузки. Необходимо подобрать характеристики насоса в приложении и определить, где насос должен быть установлен. Линия всасывания насоса включает: 6 м стальных труб с внутренним диаметром 65 мм; 8 отводов с разворотом потока на 90°; 4 задвижки и участок с внезапным сужением на выходе из кипятильника в трубопровод. Используя характеристики насоса из приложения, определить:

А) Необходимый напор в сети для обеспечения транспортировки; наиболее подходящий насос.

Б) Подходящий размер рабочего колеса, частоту вращения насоса, мощность двигателя.

В) Эффективность и допустимую высоту всасывания насоса.

Г) На каком удалении от кипятильника можно установить насос при условии работы без кавитации.

28.Центробежный насос берет горячую воду с температурой 85°C из резервуара, прокачивает ее по трубопроводной системе с производительностью 35 м3/час и сливает при атмосферном давлении. Резервуар находится под атмосферным давлением с уровнем воды на 6 м выше насоса. Трубопроводная система состоит из стальных труб протяженностью 150 м и внутренним диаметром 50 мм. Линия всасывания насоса содержит 1 шаровой кран. Линия нагнетания насоса содержит: 3 шаровых крана; 8 нарезных отводов с разворотом потока на 90°. Если насос имеет характеристики, показанные на рисунке Рисунок 7.2, определить:

А) Напор, который должен развивать насос. Наиболее подходящий диаметр рабочего колеса, применяемый в насосе. Эффективность насоса. Допустимую высоту всасывания для условий работы сети. Мощность двигателя, приводящего в действие насос.

Б) Насколько далеко насос может быть установлен от резервуара без опасений возникновения кавитации. Свойства воды при 85°С: (м =0,334 сП, с=0,970 г/см3). Давление водяных паров 433,6 мм рт. ст.

29.Необходимо подобрать насос для перекачки суспензии из открытой емкости на фильтр с производительностью 56 м3/час. Суспензия содержит 40% объемных твердой фазы и обладает плотностью 1,2 г/см3. Уровень в фильтре на 3 м выше, чем уровень в емкости. Линия для перекачки состоит из: стальных труб протяженностью 120 м с внутренним диаметром 75 мм; 2 задвижек; 6 отводов с разворотом потока на 90°. Лабораторные исследования показали, что поведение суспензии описывается моделью бингамовской жидкости с .

А) Какой необходим напор насоса?

Б) Используя характеристики насоса в приложении, выбрать наиболее подходящий насос для поставленной задачи. Определить частоту вращения двигателя, диаметр рабочего колеса, эффективность насоса, допустимую высоту всасывания. Указать, по какому критерию осуществлялся отбор.

В) Какова необходима мощность двигателя для приведения в действие насоса?

Г) Пусть у выбранного насоса допустимая высота всасывания составляет 2 м при условиях работы сети. Каково максимальное возвышение установки насоса над уровнем суспензии в емкости допустимо, чтобы не возникала кавитация, если температура суспензии 80°C? Давление водяных паров при этой температуре составляет 0,4736 атм.

30.Шлам на заводе переработки бокситов необходимо перекачивать из производства в отстойник с производительностью 230 м3/час по стальному трубопроводу протяженностью 750 м и внутренним диаметром 150 мм. Трубопровод горизонтальный, точки входа и выхода трубопровода находятся под атмосферным давлением. Шлам обладает свойствами бингамовской жидкости с пороговым напряжением 0,25 Па, предельной вязкостью 50 сП и плотностью 1,4 г/см3. Давление паров от шлама при рабочих условиях 50 мм рт. ст. Нужно определить несколько насосов по характеристикам, приведенным в приложении.

А) Какой насос, диаметр рабочего колеса, частота вращения и мощность двигателя применимы для решения поставленной задачи?

Б) Насколько близко к отстойнику может быть установлен насос без риска возникновения кавитации?

В) Возможно нельзя подобрать подходящий насос. Объяснить, почему и какой тип насоса будет наилучшим?

31.Трубопровод предназначен для транспортировки шлама из открытого резервуара в отстойник. Трубопровод состоит из стальных труб протяженностью 3600 м и внутренним диаметром 125 мм и предназначен для производительности 68 м3/час. Поведение шлама описывается моделью бингамовской жидкости с пороговым напряжением 0,015 Па, предельной вязкостью 20 сП и плотностью 1,3 г/см3. Можно пренебречь гидравлическими потерями от трубопроводной арматуры.

А) Какой требуется напор и мощность от насоса для обеспечения нужной производительности трубопровода.

Б) Какой требуется напор и мощность от насоса для обеспечения нужной производительности трубопровода по перекачки воды с той же производительностью?

В) Если насос с характеристиками такими же как на рисунке Рисунок 7.2 использовать для перекачки шлама, каковы будут: размеры рабочего колеса; мощность двигателя для случаев А) и Б)?

32.Органическую жидкость нужно перекачивать с производительностью 68 м3/час из кипятильника дистилляционной колонны, находящимся под избыточным давлением 35 кПа в резервуар, находящийся под атмосферным давлением. Уровень жидкости в кипятильнике на 1 м выше уровня земли. Резервуар на 6 м выше уровня земли, а насос установлен на уровне земли. Трубопровод состоит из: стальных труб протяженностью 150 м и внутренним диаметром 75 мм; 14 отводов с разворотом потока на 90°; 4 задвижек. Жидкость имеет плотность 0,85 г/см3, вязкость 8 сП и давление паров 600 мм рт. ст. Выбрать подходящий насос из набора характеристик в приложении и определить:

А) Частоту вращения двигателя.

Б) Диаметр рабочего колеса.

В) Мощность и крутящий момент двигателя.

Г) На каком удалении от кипятильника можно устанавливать насос без риска кавитации?

Компрессоры.

33.Вычислить работу, приходящуюся на 1 кг газа, необходимую при сжатии воздуха от 21°C и 1 атм. до 135 атм. с эффективностью 80% при следующих условиях:

А) Одностадийное изотермическое сжатие.

Б) Одностадийное адиабатическое сжатие.

В) Пять стадий адиабатического сжатия с межстадийным охлаждением до 21°C при оптимальном межстадийном давлении.

Г) Три стадии адиабатического сжатия с межстадийным охлаждением до 50°C при оптимальном межстадийном давлении.

Вычислить температуру на выходе из компрессора в случаях Б), В), Г). Для воздуха , k=1.4.

34.Необходимо сжимать газ этилен (молекулярный вес 28, k=1,3, ) от 1 атм. при 27°C до 680 атм. абсолютного давления. Примем для этилена модель идеального газа. Вычислить работу сжатия, приходящуюся на 1 кг газа при следующих условиях:

А) Одностадийное изотермическое сжатие.

Б) Четыре стадии адиабатического сжатия с межстадийным охлаждением до 27°C при оптимальном межстадийном давлении.

В) Четыре стадии адиабатического сжатия без межстадийного охлаждения при оптимальном межстадийном давлении и 100% эффективности.

35.Необходимо сжать природный газ (k=1,3, молекулярный вес 18) от 1 атм. при 21°C до относительного давления 340 атм. Вычислить работу, приходящуюся на один килограмм газа при эффективности сжатия 100% при следующих условиях:

А) Одностадийное изотермическое сжатие.

Б) Адиабатическое трех стадийное сжатие с межстадийным охлаждением до 21°C.

В) Адиабатическое двух стадийное сжатие с межстадийным охлаждением до 38°C.

36.Воздух необходимо сжать от 1 атм. при 21°C до 135 атм. абсолютного давления. Вычислить работу, приходящуюся на 1 кг воздуха, при сжатии следующими способами:

А) Одно стадийным изотермическим компрессором с эффективностью 80%.

Б) Одно стадийным адиабатическим компрессором с эффективностью 80%.

В) Пяти стадийным адиабатическим компрессором с эффективностью 80% с межстадийным охлаждением до 21°C

Г) Трех стадийным адиабатическим компрессором с эффективностью 80% с межстадийным охлаждением до 50°C. Найти отношение давления и входной температуры для каждой стадии на основании соответствующего выражения для оптимального двух стадийного сжатия.

Д) Определить конечную температуру газа для случаев Б), В), Г).

37.Необходимо сжимать поток воздуха с производительностью 28 м3/мин от 1 атм. при температуре 21°C до 10 атм. Вычислить полную мощность, необходимую компрессору при его эффективности 80% в случае:

А) Изотермического сжатия.

Б) Адиабатического одностадийного сжатия.

В) Адиабатического трех стадийного сжатия с межстадийным охлаждением до 21°C и оптимальным постадийным распределением давления.

Г) Вычислить температуру воздуха на выходе для Б), В).

Предполагается для воздуха модель идеального газа с 29,3 кДж/кмоль·°C.

38.Необходимо сжать воздух от 1 атм. при 21°C до 135 атм. относительного давления, используя многостадийное сжатие при межстадийном охлаждении до 21°C. Максимальная степень сжатия на стадию равна 6. Эффективность компрессора 70%.

А) Сколько необходимо стадий сжатия?

Б) Определить по стадийное давление.

В) Какая потребуется мощность компрессору при расходе 3 м3/мин?

Г) Определить температуру воздуха на выходе из последней стадии.

Д) Какая мощность экономится за счет межстадийного охлаждения?

39.Газопровод для транспортировки газа (метана) рассчитан на производительность 85000 м3/час при нормальных условиях. Трубопровод имеет внутренний диаметр 150 мм. Максимальное избыточное давление, развиваемое компрессором 680 атм. Компрессорные станции должны располагаться на газопроводе там, где давление падает до уровня избыточного давления 7 атм. от исходного давления состояния сжатого потока (давления всасывания компрессора). Если расчетная температура трубопровода 16°C, эффективность компрессоров 60%, компрессорная станция осуществляет сжатие в три стадии при межстадийном охлаждении до 16°C, определить:

А) Расстояние между компрессорными станциями в километрах.

Б) Оптимальное постадийное давление и степень сжатия на каждой стадии при работе компрессора.

В) Мощность, необходимая для работы компрессорной станции.

40.Компрессор транспортирует по трубопроводу этилен. Трубопровод протяженностью 150 м имеет внутренний диаметр 150 мм. Избыточное давление всасывания компрессора составляет 3,4 атм. при 21°C при избыточном давлении нагнетания 55 атм. Избыточное давление выгрузки из трубопровода равно 20 атм. Рассмотреть два случая:

1) Сжатие осуществляется в одну стадию.

2) Сжатие происходит в три стадии с межстадийным охлаждением до температуры входа.

Для каждого из последующих случаев определить:

А) Производительность трубопровода.

Б) Мощность, необходимая для работы компрессора.

Сжимаемые потоки

Свойства газов.

Главное отличие в поведении потоков сжимаемых и несжимаемых сред, а также их основных уравнений является изменчивость плотности, т.е. зависимость плотности от давления и температуры. При низких скоростях (относительно скорости звука), относительное изменение в давлении и связанные с ним эффекты малы и предположение о не сжимаемости жидкости бывают обоснованными. Когда скорость газа приближается к скорости, при которой распространяется изменение давления, (т.е. скорость звука), то эффект сжимаемости становится наиболее значительным. Потоки высоко скоростного газа будут рассмотрены в этом разделе.

Идеальный газ.

В действительности все газы являются не идеальными. Это означает, что плотность газа точно не подчиняется универсальному газовому закону.

(6.1)

Однако существуют условия при которых этот закон дает вполне удовлетворительную точность для произвольного газа. В целом, чем выше температура и ниже давление по отношению к критической температуре и давлению газа, тем лучше универсальный газовый закон описывает поведение реального газа. Например, критические условия для CO2 является 304°K и 72,9 атм., тогда как для N2 они составляют 126°K и 33,5 атм. Таким образом, при нормальных атмосферных условиях (300°K и 1 атм.) N2 может быть описан очень точно законом для идеального газа, тогда как CO2 имеет значительные отклонения от закона идеального газа при этих же условиях. Для большинства распространенных газов таких как воздух нормальные условия далеки от экстремальных. Закон идеального газа для инженерных расчетов дает вполне приемлемую точность.

Будем рассматривать процессы с газами при двух условиях: изотермические и адиабатические (или изоэнтропические). Изотермические условия можно наблюдать для длинного трубопровода, в котором находится газ достаточно длительное время, чтобы прийти к термическому равновесию. Для идеального газа эти условия выглядят как

(6.2)

Адиабатические условия выполняются, к примеру, когда время пребывания газа в объеме короткое. Они могут выполняться для коротких труб, трубопроводной арматуры, а также для хорошо теплоизолированных объемов. Если силы трения малы, условия можно считать локально изоэнтропическими. Можно показать, что идеальный газ подчиняется при изоэнтропических условиях уравнению:

(6.3)

где константа адиабаты, а для идеального газа выполняется . Для двухатомных газов . Для трехатомных и выше . Уравнение (6.3) часто используется для неидеальных газов. Для них константа k является функцией температуры и давления.

Скорость звука.

Звуком является малоамплитудная волна давления. Скоростью звука является скоростью, с которой эта волна двигается через среду. Уравнение для скорости звука может быть получено следующим образом. Рассмотрим рисунок Рисунок 6.1. Звуковые волны двигаются слева направо со скоростью c. Это эквивалентно рассмотрению покоящейся волны с двигающейся средой справа налево со скоростью c. Поскольку условия различны входа и выхода для волны, представим эту разницу как . Закон сохранения массы, применимый к потоку, проходящему через волну сводится к

(6.4)

или

(6.5)

Аналогично, сохранение импульса потока, проходящего через волну, выглядит как

(6.6)

Уравнение с обозначениями, представленными на рисунке Рисунок 6.1, выглядит

(6.7)

или

(6.8)

Исключая из (6.5) и (6.8) и решая относительно c2, получим

(6.9)

Для бесконечно малой волны при изоэнтропических условиях выражение принимает вид:

(6.10)

где эквивалентность обозначений в двух радикалах следует из уравнений (6.2) и (6.3).

Для идеального газа уравнение (6.10) сводится к

(6.11)

Для твердых и жидких сред

(6.12)

где K -коэффициент жесткости материала. Очевидно, что скорость звука в полностью несжимаемой среде равна бесконечности. Из уравнения (6.11) видим, что скорость звука в идеальном газе определяется природой газа (M и k) и температурой T.

Поток в трубопроводе.

Рассмотрим поток газа в трубе постоянного сечения. Массовый расход потока и массовая скорость являются постоянными по всей длине трубопровода.

(6.13)

Давление падает вдоль трубы за счет диссипации энергии, происходящей по причине трения как и для не сжимаемых жидкостей. Однако, поскольку с уменьшением давления плотность уменьшается, то изменение плотности и скорости будет происходить постоянно. Скорость должна возрастать по мере продвижения газа по трубопроводу. Это увеличение скорости сопровождается увеличением кинетической энергии на единицу массы газа. В результате чего наблюдается падение температуры. Существует предел наибольшей скорости движения газа по прямой трубе.

Поскольку скорость потока и свойства газа вдоль трубы меняются от точки к точке, для анализа применим дифференциальную форму уравнения Бернулли к дифференциалу длины трубы (dL).

(6.14)

Если работа не производится потоком вдоль оси трубопровода, а изменением потенциальной энергии (за счет изменения уровня трубопровода) можно пренебречь, уравнение (6.14) можно перезаписать с использованием (6.13) как

(6.15)

где коэффициент трения f есть функция числа Рейнольдса:

(6.16)

Поскольку вязкость газа величина не сильно зависящая от давления, для изотермического потока число Рейнольдса, а также и коэффициент гидравлического трения будут весьма близки к константе вдоль трубопровода. Для адиабатического потока вязкость может меняться с температурой, но эти изменения обычно малы. Уравнение (6.15) обычно верно для перечисленных условий. Будем применять его для идеального газа для изотермического и адиабатического потока.

Изотермический поток.

Подставив уравнение (6.1) для плотности в уравнение (6.15), перегруппируем его, проинтегрируем от точки входа 1 до точки выхода 2. Выразим его для расхода газа G:

(6.17)

Если слагаемым с логарифмом в знаменателе (6.17) пренебречь, полученное уравнение носит название уравнение Веймута. Если средняя скорость газа используется в уравнении Веймута, т.е.

или

(6.18)

Уравнение (6.17) сводится к уравнению Бернулли для несжимаемой жидкости для прямого трубопровода с постоянным сечением, которое может быть записано в форме:

(6.19)

Исследуя уравнение (6.17), покажем, что по мере того как уменьшается, знаменатель и числитель возрастают с противодействующими эффектами. Приравняв производную уравнения (6.17) по к нулю, найдем значение , которое максимизирует G. Найдем выражение для максимума G. Если условие в этом состоянии (максимальный массовый поток) обозначить звездочкой, т.е. , результат будет

(6.20)

или

(6.21)

По мере уменьшения массовая скорость будет возрастать к максимальному значению , при котором значение скорости на выходе из трубопровода примет значение скорость звука. Любое дальнейшее уменьшение давления на выходе из трубопровода не будут иметь эффекта на производительность трубопровода, поскольку информация о изменении давления передается со скоростью звука. Хотя изменение давления передается со скоростью звука, оно не может распространяться вверх по потоку газа, двигающегося с той же скоростью. Поэтому давление на выходе из трубопровода, но при этом внутри его, будет оставаться неизменным - , вне зависимости, какое давление снаружи трубопровода . Это условие называется условием сжатого потока и является очень важным понятие, поскольку определяет ситуацию, при которой наблюдается максимальная производительность трубопровода. Когда поток становится сжатым, массовый расход трубопровода становится не чувствительным к давлению на выходе, но все же будет зависеть от входных условий.

Уравнение (6.17) определяет величину G, однако важно определить значение коэффициента гидравлического трения, зависящего от числа Рейнольдса, зависящего от G. Однако число Рейнольдса для сжатых потоков достаточно велико и поэтому коэффициент гидравлических потерь зависит только от шероховатости труб.

(6.22)

Если давление входного потока и производительность известны, давление выхода может быть найдено, перегруппировав (6.17) как

(6.23)

где определено явно. Первая оценка для может быть получена после исключения последнего слагаемого справа, как малого. Эту оценку можно подставить в последнее слагаемое уравнения (6.23) для обеспечения второй оценки для и процесс можно повторять столько раз, сколько необходимо.

Адиабатический поток.

В случае адиабатического потока используем формулу (6.1) и (6.3), чтобы исключить плотность и температуру из (6.15). Это можно назвать локально изоэнтропическим подходом, поскольку потери на трение по-прежнему включены в баланс. Условия действительных потоков являются промежуточными между условиями изотермическими и адиабатическими. В этом случае поведение потока может описываться изоэнтропическим уравнением с изоэнтропическими константами k замененными политропическими константами г, где , как это делается для компрессоров. Изотермические условия соответствуют , а изоэнтропическое условие . Этот подход может использоваться для некоторых не идеальных газов, используя вместо адиабатической константы переменную величину для k.

Группировка уравнения (6.1) и (6.3) приводит к выражению для плотности и температуры как функции давления:

и

(6.24)

Использование этих выражений для исключения с и T из (6.15) и решение его относительно G приводит к:

(6.25)

Если трубопроводная система включает как прямые трубы, так и водопроводную арматуру, слагаемое можно заменить на , т.е. сумму коэффициентов гидравлических потерь для компонентов системы.

Сжатый поток

В изоэнтропическом потоке, так же как и в изотермическом, массовая скорость достигает максимума, когда давление в сечении выгрузки падает на столько, что скорость в этом месте достигает скорости звука, т.е. получаем сжатый поток. Это можно показать, дифференцируя (6.25) по , как показано ранее, или иным способом:

(6.26)

Для изоэнтропических условий дифференциальная форма уравнения Бернулли есть:

или

(6.27)

Подставляя выражение (6.27) в (6.26), получим

(6.28)

Однако, поскольку

(6.29)

Уравнение (6.28) может быть записано

или

(6.30)

Выражение (6.30) показывает, что когда массовая скорость достигает максимума, т.е. условие сжатого потока, то скорость достигает скорости звука.

1.Изотермический.

При изотермических условиях условия сжатого потока имеют место, когда

(6.31)

где звездочка означает скорость звука. Таким образом

(6.32)

Если исключить из (6.17) и (6.32) и в результат разрешить относительно , получим

(6.33)

где в уравнении (6.17) нужно заменить на . Уравнение (6.33) показало, что давление на выходе трубы (но при этом внутри ее) , при котором скорость потока становится звуковой, есть функция от входного давления и суммы коэффициентов гидравлических потерь системы . Таким образом, выражение (6.33) неявно определяет давление . Давление можно найти итерационным способом относительно заданных значений суммы коэффициентов гидравлических потерь и давления . Таким образом, уравнение (6.33) позволяет определить сжатый поток с для заданных и .

2.Адиабатический.

Для адиабатических или локально изотермических условий соответствующее выражение:

,

(6.34)

и

(6.35)

Исключая из уравнения (6.25) и (6.35) и решая относительно , получим

(6.36)

Так же как и для изотермического потока, это есть неявное уравнение для сжатого уравнения (), как функция от входного давления , суммы коэффициентов гидравлических потерь и адиабатической константы k, которое легко решается итерационно. Очень важно понимать, что исходное давление падает к концу трубопровода до и этим создает сжатый поток. Все характеристики потока внутри трубопровода () и т.д. останутся неизменными вне зависимости, какое низкое давление извне трубопровода не оказалось бы. Перепад давления внутри трубопровода, который обеспечивает поток газа при сжатом потоке, равен: .

Коэффициент расширения.

Уравнение адиабатического потока (6.25) можно представить в более удобной форме

(6.37)

где , и Y есть коэффициент расширения. Заметим, что уравнение (6.37) без коэффициента Y есть уравнение Бернулли для несжимаемой жидкости с плотностью . Таким образом, коэффициент расширения есть отношение адиабатического массового потока к соответствующему несжимаемому массовому потоку и является однозначной функцией от отношения , k и . Для удобства, коэффициент Y показан на рисунке Ошибка! Источник ссылки не найден. для и как функция от и (на графиках отмечена просто как K). Окончание графиков справа соответствуют условию сжатого потока, где . Это условие приведено в сопутствующих графикам таблицах, где условие сжатого потока представлено более точно, чем можно увидеть на графиках.

График на рисунке Рисунок 6.2 позволяет решать задачи со сжимаемыми адиабатическими потоками для трубопроводов. Обычно требуется несколько итераций, поскольку является функцией от числа Рейнольдса, которое нельзя определить, пока не известен расход G.

Пример порядка решения типовой задачи.

Пример 6.1

Дано:

Найти: .

Решение.

1.Задаемся начальным приближением , предполагая для трубопровода полностью турбулентный поток. Необходимо знать , чтобы оценить коэффициент гидравлических потерь для труб и определить , а для трубопроводной арматуры: и .

2.В зависимости от газа принимаем k=1,3 или 1,4. На основании рисунка Рисунок 6.1, определяем условия сжатого потока, задавшись полученным на предшествующем шаге . Определяем значение Y и .

3.Вычисляем по уравнению (6.37)

4.Вычисляем число Рейнольдса и используем его для проверки значения . Для трубы , а для трубопроводной арматуры по 3-K модели.

5.Повторяем шаги 2-4, пока значение G не перестанет меняться.

Значение давления выхода из трубопровода , при котором поток достигает скорость звука , задано как . Если давление на выходе будет ему равно или меньше, выполняется условие сжатого потока и G вычисляется с использованием значения . В противном случае поток будет дозвуковым и параметры потока нужно находить, используя .

Идеальный адиабатический поток.

Адиабатический поток идеального газа, проходящий без трения по трубам или трубопроводную арматуру, можно исследовать следующим образом. Закон сохранения энергии.

(6.38)

Для горизонтального адиабатического потока без совершения внешней работы это выражение примет вид:

(6.39)

где

(6.40)

которое следует из уравнения идеального газа и определения для k . Уравнение (6.39) преобразуется в

(6.41)

Используя изоэнтропическое условие чтобы исключить , уравнение (6.41) можно переписать

(6.42)

Если исключить , используя уравнение неразрывности, , это дает

(6.43)

Поскольку

(6.44)

и полагая, что поток поступает из широкого канала в значительно более узкий канал так, что , т.е. , уравнение (6.44) примет вид

или

(6.45)

Уравнение (6.45) представляет собой уравнение течения через идеальную насадку, т.е. изоэнтропический поток.

Если взять производную от (6.45) как =0, при , то можно увидеть, что максимальный массовый поток будет, когда

(6.46)

которое для k=1,4, т.е. для воздуха, равно 0,528. Таким образом, если выходное давление приблизительно в два раза меньше входного, то поток окажется сжатым. В таком случае, массовую скорость можно определить, используя (6.35) с из (6.46):

(6.47)

Для k=1,4 уравнение (6.47) сводится к

(6.48)

Итак, массовый расход при адиабатических условиях несколько больше, чем при изотермических условиях, но разница обычно не превышает 20%. Фактически, для длинного трубопровода отличие обычно не превышает 5%.

Обобщающие выражения.

Для адиабатического потока в канале с постоянным сечением основное уравнение может быть сформулировано в безразмерной форме, которая полезна для решения задач для сверхзвуковых и дозвуковых потоков.

Основные уравнения.

Для стационарного потока газа при постоянном массовом расходе в трубопроводе постоянного сечения давление, температура, скорость, плотность и т.д. все варьируется от точки к точке вдоль трубопровода. Основными уравнениями являются: закон сохранения массы или уравнение неразрывности; уравнение сохранения энергии; закон сохранения импульса. Запишем все уравнения применительно к дифференциалу длины трубопровода dL.

1.Неразрывность

или

(6.49)

2.Энергия

или

(6.50)

Свойства потока определены энтальпией и энтропией. Уравнение (6.50) описывают диаграмму h-s, которую называют линией Фанно.

3.Импульс

(6.51)

Используя условия адиабатического (изоэнтропического) закона: можно показать

(6.52)

(6.53)

(6.54)

где Ma- число Маха.

Сила, действующая на пограничную поверхность равна.

(6.55)

Это уравнение может быть перегруппировано, что позволит получить безразмерные формы.

(6.56)

(6.57)

(6.58)

(6.59)

(6.60)

(6.61)

Нижний индекс 0 означает состояние стагнации, т.е. состояние, которое имеет место при полной остановке среды и переходе кинетической энергии в тепловую энергию. Для газа эти уравнения показывают, что состояние потока в трубе однозначно зависит от числа Маха и безразмерной длины трубы. Если Ma<1, то анализ этих уравнений показывает, что по мере роста (dL) вниз по течению, скорость V будет расти, а T, с, P будут уменьшаться. Однако для Ma>1 верно обратное. По мере роста (dL), скорость V будет уменьшаться, а T, с, P будут расти. Таким образом, поток, который изначально дозвуковой, будет приближаться в пределе к звуковому по мере удлинения L, тогда как изначально сверхзвуковой поток так же будет стремиться в пределе к звуковому по мере удлинения L. Таким образом, все потоки, невзирая на их начальные скорости, будут стремиться к скорости звука, по мере того как газ движется по трубопроводу постоянного сечения. Таким образом, единственный способ перевести поток из дозвукового в сверхзвуковой это использовать насадку переменного сечения (т.е. диффузор).

Применение.

Удобно принять состояние при скорости звука потока как относительное состояние для применения в уравнениях. Таким образом, если для входного потока имеем некоторое число Маха , длина трубы, по которой поток должен достигать скорости звука будем обозначать . Величину можно найти интегрируя (6.57) от до . Результат будет следующим:

(6.62)

где - средняя величина коэффициента трения для длины трубопровода . Поскольку массовая скорость постоянна вдоль трубопровода, число Рейнольдса (а потому и f) будут меняться по длине в результате изменения скорости, которая обычно мала. Если есть длина трубы при которой число Маха меняется от до , тогда

(6.63)

Аналогично, отношения между искомыми переменными и их значениями в состоянии при скорости звука, можно получить путем интегрирования (6.56)-(6.60).

(6.64)

(6.65)

(6.66)

(6.67)

Из этих соотношений следуют условия для любых точек в трубопроводе (1 и 2). Можно записать:

,

(6.68)

и

(6.69)

Массовые скорости при числе Маха Ma и при скорости звука, соответственно равны

и

(6.70)

Для трубопроводов, содержащих водопроводную арматуру, слагаемое нужно заменить суммой коэффициентов гидравлических потерь для самих труб и арматуры. Эти уравнения применимы к адиабатическому потоку с постоянным поперечным сечением для которого сумма энтальпии и кинетической энергии постоянна, т.е. уравнение (6.50), которое также определяет линии Фанно. Очевидно, что каждая из зависимых переменных в произвольной точке трубопроводной системы есть однозначная функция, зависящая от природы среды (k), числа Маха в этой точке. Отметим, что хотя безразмерные переменные выражены отношением их значения к значению, принимаемой переменной при состоянии скорости звука, не всегда необходимо определять их значения при скорости звука, чтобы использовать эти отношения. Поскольку число Маха часто количественно не известно, необходимо применять процедуру итерации. Однако эти отношения могут быть представлены в табличной (в приложении) или графической форме (рисунок Рисунок 6.3), которые позволяют избежать итерации.

Решение задач с высокоскоростными газовыми потоками.

1.Определение движущей силы.

Не известная движущая сила может задаваться входным давлением или давлением на выходе . Однако одно из них должно быть известно, а другое можно определить.

Дано:

Найти:

1.Вычислим число Рейнольдса и используем его для вычисления по диаграмме Moody или уравнению (3.59).

2.Вычислим число Маха . Используем его вместе с уравнениями (6.62), (6.64) и (6.65) или диаграмму на рисунке Рисунок 6.3, чтобы найти , и . Из этих величин найдем .

3.Вычислим и используем его для вычисления . Используем уравнения (6.62), (6.64) и (6.65) или диаграмму на рисунке Рисунок 6.3, чтобы получить , и . Из этих значений найдем величины и .

4.Скорректируем величину вязкости м для средней температуры и давления . Скорректируем число Рейнольдса и коэффициент гидравлических потерь f. Повторим шаги 3 и 4 до окончания изменения параметров.

2.Определение расхода.

Массовая скорость не известна (G) и это эквивалентно массовому расходу, т.к. диаметр трубопровода известен. Это потребует итерационной процедуры, поскольку ни число Рейнольдса ни число Маха не могут быть вычислены априори.

Дано:

Найти:

1.Зададимся начальным приближением для числа Маха . Используем уравнения (6.62), (6.64) и (6.65) или диаграмму на рисунке Рисунок 6.3 совместно с , чтобы найти , , . Из этих значений определяем .

2.Вычислим и . Воспользуемся значением и диаграммой Moody или уравнением (3.59), чтобы найти .

3.Вычислим . Используем это значение совместно с уравнениями (6.62) и (6.64), (6.65) или диаграмму на рисунке Рисунок 6.3, чтобы найти и для точки 2.

4.Вычислим , , и . Корректируем коэффициент гидравлических потерь .

5.Применим величину для коррекции гидравлических потерь. Повторим шаги 3 и 4 до устранения рассогласований значений.

6.Сравним заданное значение с вычисленным значением на шаге 4. Если они согласуются, вычислим целевое значение на шаге 4. Если не согласуются, нужно вернуться на шаг 1 с новым приближением для и повторить итерационную процедуру вновь.

3.Определение диаметра.

Задача нахождения диаметра трубопровода включает итерационную процедуру, как и в выше приведенных случаях.

Дано:

Найти:

1.Зададимся начальным приближением числа Маха . Используем уравнения (6.62), (6.64) и (6.65) или диаграмму на рисунке Рисунок 6.3 совместно с , чтобы найти величины , , . Вычислим значения , и . Используем вычисленное значение для нахождения по диаграмме Moody или уравнению (3.59).

2.Вычислим и используем полученное значение совместно с диаграммой на рисунке Рисунок 6.3 или с уравнениями (6.64), (6.62) и (6.65) для нахождения , и. Вычислим и используем и для определения . Далее используем для определения . По величине находим при помощи диаграммы Moody или уравнения (3.59).

3.Используя усреднение , вычислим .

4.Сравним значение L вычисленное на шаге 3 с заданным значением. Если они согласуются, значение D, определенное на шаге 1 верно. Если не согласуются, вернуться на шаг 1 и изменить начальное приближение для и повторить изложенную итерационную процедуру до согласования параметров.

Задачи.

1.По газопроводу с внутренним диаметром 300 мм транспортируется метан (молекулярная масса 16) с расходом 565 м3/мин, приведенным к нормальным условиям (температура 20°C, давлении 1 атм.). Газ поступает в трубопровод под абсолютным давлением 34 атм. Компрессорные станции располагаются друг от друга на расстоянии 160 км с целью повышения давления в газопроводе вновь до 34 атм. Газопровод изотермический при температуре среды 21°C. Компрессоры адиабатические, имеющие эффективность 65%. Какова требуется мощность компрессора? Предполагается, что газ идеальный.

2.Природный газ (CH4) транспортируется по трубопроводу с внутренним диаметром 150 мм с расходом 280 м3/мин, приведенным к нормальным условиям (температура 20°C, давлении 1 атм.). Компрессорные станции располагаются на удалении друг от друга 320 км. Давление всасывания компрессора поддерживается на 70 кПа выше условий возникновения сжатого потока. Компрессор осуществляет адиабатическое сжатие в две стадии с промежуточным охлаждением до температуры 21°С и имеет эффективность 60%, определить:

А) Давление нагнетания, давление между стадиями, соотношение давлений предшествующей и последующей стадий сжатия.

Б) Мощность, потребляемая каждой компрессорной станцией.

3.Природный газ (метан) транспортируется по стальному трубопроводу с внутренним диаметром 500 мм с расходом 850 м3/мин, приведенным к нормальным условиям (температура 20°C, давлении 1 атм.). Газ поступает в газопровод через компрессор под давлением 7 атм. и температуре 21°C. Аналогичные компрессорные станции расположены через каждые 15 км для сжатия газа до абсолютного давления 7 атм. и охлаждения до 21°C.

А) Определить давление всасывания на каждой насосной станции.

Б) Определить мощность, потребляемую каждой станцией при эффективности компрессора 80%.

В) На каком максимальном расстоянии друг от друга можно располагать насосные станции, при котором еще не наступают условия сжатого потока?

4.Природный газ метан транспортируется через стальной трубопровод протяженностью 1,5 км с внутренним диаметром 150 мм. Давление на входе в трубопровод составляет 7 атм., а на выходе 1 атм. Каков массовый расход газа, приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давлении 1 атм.), и какова требуется мощность компрессора? , .

5.Необходимо транспортировать природный газ метан по не теплоизолированному стальному трубопроводу, протяженностью 1,5 км в резервуар, находящийся под абсолютным давлением 1,4 атм. Газ транспортируется под абсолютным давлением 14 атм. с расходом 30 м3/мин, приведенным к нормальным условиям (температура 20°C, давлении 1 атм.). Можно ли осуществить поставленную задачу применяя трубопровод с внутренним диаметром 150 мм; 300 мм. Какой диаметр рекомендуется использовать? T1=21°C, мgas=0,02 сП.

6.Необходимо спроектировать газопровод для транспортировки природного газа, метана с производительностью 140 м3/мин, приведенной к нормальным условиям (температура 20°C, давлением 1 атм.). Трубопровод имеет внутренний диаметр 150 мм, а максимальное избыточное давление, развиваемое компрессорными станциями 100 атм. Компрессорные станции необходимо расположить в местах, где избыточное давления в трубопроводе превышает на 7 атм. давление, при котором наступает условие сжатого потока (т.е. это давление всасывания для компрессора). Если расчетная температура для трубопровода равна 16°С, эффективность компрессора 60%, сжатие производится в три стадии при межстадийном охлаждении до 16°, определить:

А) Подходящее расстояние между компрессорными станциями (км).

Б) Для каждой стадии: величину оптимального сжатия, относительная степень сжатия.

В) Мощность, потребляемую компрессорной станцией.

7.Этилен покидает компрессор под избыточным давлением 240 атм. и транспортируется по стальному трубопроводу протяженностью 30 м с внутренним диаметром 50 мм к аппарату, где избыточное давление составляет 35 атм. Трубопровод содержит один обратный клапан, два пробковых крана и восемь фланцевых отводов с разворотом потока на 90°. Если температура составляет 38°C, какой расход потока будет в трубопроводе (м3/час), приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давлении 1 атм.).

8.Природный газ (метан) транспортируется по газопроводу с внутренним диаметром 300 мм с производительностью 34000 м3/час, приведенной к нормальным условиям (температура 20°C, давлении 1 атм.). Компрессорные станции располагаются друг от друга на расстоянии 160 км и имеют абсолютное давление 34 атм. в линии нагнетания. Если температура окружающей среды 21°C, какова мощность каждой компрессорной станции, полагая эффективность компрессора 65%? Если произойдет разрыв трубопровода на удалении 15 км по линии нагнетания от компрессорной станции, каков будет расход через разрыв? Величину расхода привести к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.).

9.Избыточное давление в реакторе колеблется от 0,5 до 2,0 атм. Необходима постоянная подача воздуха в реактор с производительностью 9 кг/час от источника воздуха с избыточным давлением 7 атм. и температурой воздуха 21°C. Для этого установили диафрагму в линию подачи воздуха, которая обеспечивает требуемый постоянный расход. Какой должен быть диаметр диафрагмы?

10.Кислород необходимо подавать в реактор с постоянным расходом 5 кг/с из хранилища, в котором постоянно избыточное давление 7 атм. и температура 21°C. Избыточное давление в реакторе колеблется от 14 кПа до 70 кПа. Необходимо добиться в линии подачи кислорода условия сжатого потока, что обеспечит постоянство расхода. Если длина трубы со сжатым потоком 70 см, какой должен быть внутренний диаметр трубы?

11.Метан необходимо подавать в реактор с расходом 4,5 кг/мин. В трубопроводе подачи метана абсолютное давление 140 кПа, температура 21°C. Абсолютное давление в реакторе колеблется от 14 кПа до 70 кПа. Чтобы контролировать расход, установили диафрагму, которая создает условия сжатого потока для желаемо расхода. Какой требуется диаметр диафрагмы?

12.Газ этилен (молекулярная масса 28, k=1,3, µ=0,1 сП) при температуре 38°C нужно подавать в реактор через компрессор по трубопроводу, состоящему из: стальных труб протяженностью 30 м и внутренним диаметром 50 мм; двух пробковых кранов; одного обратного клапана; восьми отводов с разворотом потока на 90°. Если избыточное давление нагнетания у компрессора равно 240 атм., а избыточное давление в реакторе 35 атм. Каков расход газа (м3/час), приведенный к нормальным условиям (температура 20°C, давление 1 атм.)?

13.Азот поступает из цилиндрической емкости высокого давления по трубопроводу из нержавеющей стали с внутренним диаметром 6 мм в реактор. Линия разорвана в точке на расстоянии 3 м от сосуда. Если избыточное давление азота в сосуде 200 атм. и температура 21°C, какой массовый расход газа и давление в трубопроводе в месте разрыва?

14.Емкость содержит этилен под избыточным давлением 13 атм. и температуре 21°C. Трубопровод состоит из: стальной трубки длиной 2 м с внутренним диаметром 25 мм; одного шарового крана на конце трубопровода со стороны емкости. Какой будет расход этилена, если:

А) Кран полностью открыт?

Б) Линия разорвана сразу за сосудом?

15.Стальной трубопровод с внутренним диаметром 50 мм присоединен к резервуару, содержащему этилен под избыточным давлением 7 атм. и температурой 80°C.

А) Если трубопровод разорван на расстоянии 15 м от резервуара, определить расход утечки этилена (кг/с). Между разрывом и резервуаром находится один шаровой кран.

...