Экспериментальная установка для исследования гидравлического сопротивления поворотов в коллекторных змеевиках.

 

В теплотехнологических установках нефтяной, химической, нефтехимической, газовой и других отраслей промышленности широко используются змеевиковые поверхности нагрева, составленные из прямых труб, соединенных отводами. Выпускаемые промышленностью стандартные отводы имеют минимальный радиус изгиба равный наружному диаметру соединенных труб. Это обстоятельство является ограничением для компоновочных решений и сдерживает увеличение площади поверхности труб змеевиков в единице занимаемого ими объема.

Значительно увеличить площадь поверхности теплопередачи в единице объема позволяют коллекторные змеевики. Отличительная особенность состоит в том, что отводы с одной стороны ряда труб змеевика заменены одной общей коллекторной трубой – соединительным элементом с внутренними диаметральными перегородками – дисками. Конструкция данного змеевика

 

 

получается проще и технологичнее в изготовлении. Расстояние между трубами может быть уменьшено до минимальных величин, достаточных для наложения качественного сварного шва в месте стыка прямых труб ряда с соединительным элементом. Диски крепятся в соединительном элементе с помощью сварных заклепок, либо с помощью одного или нескольких стержней, прошивающих диски в осевом направлении. Стержни с дисками крепятся между собой сваркой, концы стержней в концевых участках соединительного элемента закрепляются на его стенках также сваркой.

Для расчета коллекторных змеевиков необходимы надежные данные о гидравлическом сопротивлении поворотов потока в коллекторном переходе между двумя смежными прямыми трубами с разнонаправленным течением. Поворот потока на 180⁰, образованный двумя угловыми поворотами на 90⁰, будут сопровождаться вихреобразованием в отрывных зонах, являющихся поглотителем энергии потока текущей в змеевике жидкости. Положение и величина вихревых зон зависит как от конструктивных размеров поворота, так и от места размещения дисков в коллекторной трубе.

Имеющиеся в литературе данные по гидравлическому сопротивлению поворотов, подобных рассматриваемому, отражены в [13] и не отражают всех значимых факторов.

С целью изучения гидравлического сопротивления поворотов в коллекторных змеевиках создана экспериментальная установка (рис.2.1) с рабочим участком, схема которого приведена на рис.2.2.

 

 

 

 

Рисунок 2.1 Схема экспериментальной установки:

1 – напорный бак; 2 – пьезометрические трубки; 3 – рабочий участок; 4 – регулировочные вентили; 5 – воронки открытые; 6 – мерный сосуд; 7 -термометр для измерения температуры; 8 – гибкий шланг.

 

В качестве рабочей жидкости используется вода, которая из бака с

постоянным уровнем поступает во входной патрубок рабочего участка. В рабочем участке, выполненном из нержавеющей стали, просверлены каналы диаметром d=6мм, формирующие повороты потока на 180⁰.

 

Выпускные каналы размещены по сторонам от впускного канала, на раз-

ных от него расстояниях. В зависимости от положения, в котором устанавли-

ваются диски 6 в коллекторном канале 4, поток выпускается из канала 2 или из канала 3 (рис.2.2) по пути движения потока в семи сечениях канала производится отбор импульса давления через сверления диаметром d=1,5мм. Распределение статического давления потока измеряется с помощью пьезометров – стеклянных трубок диаметром 5мм. Расход жидкости измеряется при помощи мерного сосуда и фиксировании времени его заполнения. Для измерения температуры жидкости используется термометр объемного расширения. Все измерения выполняются при установившемся режиме течения.

 

Рисунок 2.2. Рабочий участок: 1 – входной патрубок; 2,3 – выходной патрубок;

4 – коллекторный канал; 5 – стержень; 6 – диски; 7 – пробка резьбовая; 8 – импульсные трубки для измерения давления

 

В процессе эксперимента варьируется расход воды, расстояние между рабочими трубками змеевика (два варианта) и место расположения дисков. Размещая диски на линии крайних образующих рабочих труб или в серединах перемычки между смежными трубами (в этом случае образуются ниши на поворотах) возможно влиять на деформирование вихревых зон и, следовательно, на гидравлическое сопротивление поворота.

По результатам измерений в опыте определяется коэффициент сопротивления поворота:

 

где ρ – плотность жидкости кг/м³; g – ускорение в потоке течения, 9,81м/с²;

W – средняя скорость движения жидкости, м/с; ΔР_изм – измеренный перепад давления потока при прохождении через поворот на 180⁰, мм вод.ст; ΔР_тр – рассчитанный по методике [13] перепад давления потока, обусловленный сопротивлением трения, мм вод.ст.

Выполненные оценки показали, что используемые измерительные технические средства позволяют определять величину ξ с максимальной относительной погрешностью 1-2%.

 

1 вариант 2 вариант вариант с отводом

 

Для сравнения показана штриховая линия, полученная расчетом по рекомендациям [13] для крутоизогнутого отвода с шагом, как и в исследуемом коллекторном повороте. Можно видеть, что коллекторный поворот имеет более высокое гидравлическое сопротивление. В области малых скоростей течения ξ зависит от числа Рейнольдса, а при турбулентном режиме коэффициент сопротивления становиться автомодельной величиной. Такой характер зависимости ξ=f(Re) как известно свойствен многим видам местных сопротивлений. Задачей дальнейших исследований является установление количественных связей для ξ при различных конструктивных исполнениях коллекторного поворота. [13]

 

2.2 Полученные результаты исследования

 

В опытах для каждого из конструктивных вариантов поворота в интервале чисел Re от 500 до 2000 измеряются давления в пяти точках потока (или перепады давления между этими точками) и расход воды , м/с, где V – измеренный мерным сосудом объем натекающей воды за фиксированное время.

 

Схема установки для измерения гидравлического сопротивления поворота в коллекторном змеевике представлена на рисунке 2.1. Выбираем для эксперимента 1и 2 варианты расположения ниш (см. рис. 2.3).

Рабочий участок и регулировочные вентили располагать на уровне от пола, удобном для обслуживания (уровень стола).

 

 

Исходные данные:

 

- объем воды W=0,001м³;

- площадь поперечного сечения трубки, S=0,00002826 м²;

- вязкость воды, ν=152·10^-8см²/с;

- диаметр трубки d=0,006 м;

- ускорение свободного падения, g=9,81 м/с²;

- местное сопротивление при ламинарном движении жидкости, ζ=64/Re;

- местное сопротивление при турбулентном движении жидкости,

ζ=(1,82·logRe-1,64)^-2.

 

Полученные в результате опытов экспериментальные данные по 1 варианту расположения перегородок в коллекторе представлены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1

Экспериментальные данные первого варианта расположения перегородок

Давление в пьезометрической трубке, мм. вод. ст.	Время, τ, с	Объемный расход, Q=W/τ, м3/с	Средняя скорость, V=Q/S, м/с	Число Рейнольдса, Re=V·d/ν	Перепад давлений, ΔΡрасч6_7=ζ·1000·V2·18/2·g·6 ΔΡ3_4=Ρ3-Ρ4, ΔΡ4_7=Ρ4-Ρ7, ΔΡ6_7=Ρ6-Ρ7, ΔΡ3_6=Ρ3-Ρ6, ΔΡТр3_4=ζ·1000·V2·13/2·g·6, ΔΡТр4_7=ζ·1000·V2·43/2·g·6 ΔΡрас6_7/ΔΡ6_7	Местные сопротивления ζ1=2·g·(ΔΡ3_4-ΔΡТр3_4)/1000·V2 ζ2=2·g·(ΔΡ4_7-ΔΡТр4_7)/1000·V2, ζΣпов=2·g·ΔΡ3_6/1000·V2
Ρ1=740 Ρ2=739 Ρ3=738 Ρ4=735,5 Ρ5=735 Ρ6=733,5 Ρ7=733	318,84	3,136·10-6	0,111	438,089	ΔΡрасч6-7=0,275 ΔΡ3-4=2,5 ΔΡ4-7=2,5 ΔΡ6-7=0,5 ΔΡ3-6=4,5 ΔΡТр3-4=0,199 ΔΡТр4-7=0,657 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,55	ζ1=3,666 ζ2=2,935 ζпов=6,601 ζΣпов=7,168
Ρ1=695 Ρ2=694 Ρ3=693 Ρ4=687 Ρ5=681 Ρ6=680 Ρ7=678	137,55	7,27·10-6	0,257		ΔΡрасч6-7=0,689 ΔΡ3-4=6 ΔΡ4-7=9 ΔΡ6-7=2 ΔΡ3-6=13 ΔΡТр3-4=0,498 ΔΡТр4-7=1,646 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,345	ζ1=1,631 ζ2=2,18 ζпов=3,811 ζΣпов=3,854
Ρ1=693 Ρ2=688 Ρ3=687,5 Ρ4=682 Ρ5=679 Ρ6=676,5 Ρ7=671,5	118,62	8,43·10-6	0,298		ΔΡрасч6-7=0,872 ΔΡ3-4=5,5 ΔΡ4-7=10,5 ΔΡ6-7=5 ΔΡ3-6=11 ΔΡТр3-4=0,63 ΔΡТр4-7=2,084 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,174	ζ1=1,074 ζ2=1,855 ζпов=2,929 ζΣпов=2,425

 

 

Продолжение таблицы 3.1

Давление в пьезометрической трубке, мм. вод. ст.	Время, τ, с	Объемный расход, Q=W/τ, м3/с	Средняя скорость, V=Q/S, м/с	Число Рейнольдса, Re=V·d/ν	Перепад давлений, ΔΡрасч6_7=ζ·1000·V2·18/2·g·6 ΔΡ3_4=Ρ3-Ρ4, ΔΡ4_7=Ρ4-Ρ7, ΔΡ6_7=Ρ6-Ρ7, ΔΡ3_6=Ρ3-Ρ6, ΔΡТр3_4=ζ·1000·V2·13/2·g·6, ΔΡТр4_7=ζ·1000·V2·43/2·g·6 ΔΡрас6_7/ΔΡ6_7	Местные сопротивления ζ1=2·g·(ΔΡ3_4-ΔΡТр3_4)/1000·V2 ζ2=2·g·(ΔΡ4_7-ΔΡТр4_7)/1000·V2 ζпов=ζ1+ζ2, ζΣпов=2·g·ΔΡ3_6/1000·V2
Ρ1=562 Ρ2=561 Ρ3=559 Ρ4=544 Ρ5=522,5 Ρ6=522 Ρ7=519	73,83	1,354·10-5	0,479		ΔΡрасч6-7=1,879 ΔΡ3-4=15 ΔΡ4-7=25 ΔΡ6-7=3 ΔΡ3-6=37 ΔΡТр3-4=1,357 ΔΡТр4-7=4,488 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,626	ζ1=1,165 ζ2=1,752 ζпов=2,917 ζΣпов=3,16
Ρ1=368 Ρ2=360 Ρ3=358 Ρ4=343 Ρ5=270 Ρ6=277 Ρ7=272	40,77	2,453·10-5	0,868		ΔΡрасч6-7=5,013 ΔΡ3-4=15 ΔΡ4-7=71 ΔΡ6-7=5 ΔΡ3-6=81 ΔΡТр3-4=3,621 ΔΡТр4-7=11,976 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =1,003	ζ1=0,296 ζ2=1,537 ζпов=1,834 ζΣпов=2,11
Ρ1=330 Ρ2=332 Ρ3=331 Ρ4=273 Ρ5=149 Ρ6=166 Ρ7=155	30,3	3,3·10-5	1,168		ΔΡрасч6-7=8,249 ΔΡ3-4=58 ΔΡ4-7=118 ΔΡ6-7=11 ΔΡ3-6=165 ΔΡТр3-4=5,958 ΔΡТр4-7=19,707 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,75	ζ1=0,749 ζ2=1,414 ζпов=2,163 ζΣпов=2,374

 

Продолжение таблицы 3.1

Давление в пьезометрической трубке, мм. вод. ст.	Время, τ, с	Объемный расход, Q=W/τ, м3/с	Средняя скорость, V=Q/S, м/с	Число Рейнольдса, Re=V·d/ν	Перепад давлений, ΔΡрасч6_7=ζ·1000·V2·18/2·g·6 ΔΡ3_4=Ρ3-Ρ4, ΔΡ4_7=Ρ4-Ρ7, ΔΡ6_7=Ρ6-Ρ7, ΔΡ3_6=Ρ3-Ρ6, ΔΡТр3_4=ζ·1000·V2·13/2·g·6, ΔΡТр4_7=ζ·1000·V2·43/2·g·6 ΔΡрас6_7/ΔΡ6_7	Местные сопротивления ζ1=2·g·(ΔΡ3_4-ΔΡТр3_4)/1000·V2 ζ2=2·g·(ΔΡ4_7-ΔΡТр4_7)/1000·V2 ζпов=ζ1+ζ2, ζΣпов=2·g·ΔΡ3_6/1000·V2
Ρ1=315 Ρ2=320,5 Ρ3=319 Ρ4=265 Ρ5=110 Ρ6=133 Ρ7=123,5	29,1	3,436·10-5	1,216		ΔΡрасч6-7=8,831 ΔΡ3-4=54 ΔΡ4-7=141,5 ΔΡ6-7=9,5 ΔΡ3-6=186 ΔΡТр3-4=6,378 ΔΡТр4-7=21,097 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,93	ζ1=0,632 ζ2=1,598 ζпов=2,229 ζΣпов=2,468
Ρ1=719 Ρ2=712 Ρ3=703 Ρ4=603 Ρ5=393 Ρ6=445 Ρ7=436	23,98	4,17·10-5	1,476		ΔΡрасч6-7= =12,253 ΔΡ3-4=100 ΔΡ4-7=167 ΔΡ6-7=9 ΔΡ3-6=258 ΔΡТр3-4=8,849 ΔΡТр4-7=29,27 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =1,361	ζ1=0,821 ζ2=1,241 ζпов=2,062 ζΣпов=2,325
Ρ1=521 Ρ2=509 Ρ3=496 Ρ4=340 Ρ5=270 Ρ6=113 Ρ7=100	19,44	5,144·10-5	1,82		ΔΡрасч6-7= =17,512 ΔΡ3-4=156 ΔΡ4-7=240 ΔΡ6-7=13 ΔΡ3-6=383 ΔΡТр3-4=12,647 ΔΡТр4-7=41,833 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =1,347	ζ1=0,849 ζ2=1,173 ζпов=2,022 ζΣпов=2,268

 

Продолжение таблицы 3.1

Давление в пьезометрической трубке, мм. вод. ст.	Время, τ, с	Объемный расход, Q=W/τ, м3/с	Средняя скорость, V=Q/S, м/с	Число Рейнольдса, Re=V·d/ν	Перепад давлений, ΔΡрасч6_7=ζ·1000·V2·18/2·g·6 ΔΡ3_4=Ρ3-Ρ4, ΔΡ4_7=Ρ4-Ρ7, ΔΡ6_7=Ρ6-Ρ7, ΔΡ3_6=Ρ3-Ρ6, ΔΡТр3_4=ζ·1000·V2·13/2·g·6, ΔΡТр4_7=ζ·1000·V2·43/2·g·6 ΔΡрас6_7/ΔΡ6_7	Местные сопротивления ζ1=2·g·(ΔΡ3_4-ΔΡТр3_4)/1000·V2 ζ2=2·g·(ΔΡ4_7-ΔΡТр4_7)/1000·V2 ζпов=ζ1+ζ2, ζΣпов=2·g·ΔΡ3_6/1000·V2
Ρ1=760,5 Ρ2=764 Ρ3=758 Ρ4=595 Ρ5=228 Ρ6=305 Ρ7=285	19,09	5,238·10-5	1,854		ΔΡрасч6-7= =18,063 ΔΡ3-4=163 ΔΡ4-7=310 ΔΡ6-7=20 ΔΡ3-6=453 ΔΡТр3-4=13,046 ΔΡТр4-7=43,151 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,903	ζ1=0,856 ζ2=1,524 ζпов=2,38 ζΣпов=2,587
Ρ1=389,5 Ρ2=394 Ρ3=387,5 Ρ4=225,5 Ρ5=-52,5 Ρ6=-105 Ρ7=-115	17,59	5,685·10-5	2,012		ΔΡрасч6-7= =20,774 ΔΡ3-4=162 ΔΡ4-7=340,5 ΔΡ6-7=10 ΔΡ3-6=492,5 ΔΡТр3-4=15,003 ΔΡТр4-7=49,626 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =2,077	ζ1=0,713 ζ2=1,41 ζпов=2,123 ζΣпов=2,388

 

 

Полученные в результате опытов экспериментальные данные по 2 варианту расположения перегородок в коллекторе представлены в таблице 3.2.

 

 

Таблица 3.2

Экспериментальные данные второго варианта расположения перегородок

Давление в пьезометрической трубке, мм. вод. ст.	Время, τ, с	Объемный расход, Q=W/τ, м3/с	Средняя скорость, V=Q/S, м/с	Число Рейнольдса, Re=V·d/ν	Перепад давлений, ΔΡрасч6_7=ζ·1000·V2·18/2·g·6 ΔΡ3_4=Ρ3-Ρ4, ΔΡ4_7=Ρ4-Ρ7, ΔΡ6_7=Ρ6-Ρ7, ΔΡ3_6=Ρ3-Ρ6, ΔΡТр3_4=ζ·1000·V2·13/2·g·6, ΔΡТр4_7=ζ·1000·V2·43/2·g·6 ΔΡрас6_7/ΔΡ6_7	Местные сопротивления ζ1=2·g·(ΔΡ3_4-ΔΡТр3_4)/1000·V2 ζ2=2·g·(ΔΡ4_7-ΔΡТр4_7)/1000·V2, ζΣпов=2·g·ΔΡ3_6/1000·V2
Ρ1=593,5 Ρ2=591,5 Ρ3=592 Ρ4=595 Ρ5=579 Ρ6=578 Ρ7=577,5	123,4	8,104·10-6	0,287		ΔΡрасч6-7=0,819 ΔΡ3-4= -3 ΔΡ4-7=17,5 ΔΡ6-7=0,5 ΔΡ3-6=14 ΔΡТр3-4=0,592 ΔΡТр4-7=1,957 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =1,638	ζ1= - 0,857 ζ2=3,709 ζпов=2,852 ζΣпов=3,34
Ρ1=586 Ρ2=585 Ρ3=585,5 Ρ4=585 Ρ5=572 Ρ6=571,4 Ρ7=568	137,55	7,983·10-6	0,282		ΔΡрасч6-7=0,8 ΔΡ3-4=0,5 ΔΡ4-7=17 ΔΡ6-7=3,4 ΔΡ3-6=14,1 ΔΡТр3-4=0,578 ΔΡТр4-7=1,91 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,235	ζ1= - 0,019 ζ2=3,71 ζпов=3,691 ζΣпов=3,467
Ρ1=578 Ρ2=576 Ρ3=576,5 Ρ4=577 Ρ5=565 Ρ6=564 Ρ7=562	128,5	7,781·10-6	0,275		ΔΡрасч6-7=0,768 ΔΡ3-4= -0,5 ΔΡ4-7=15 ΔΡ6-7=2 ΔΡ3-6=12,5 ΔΡТр3-4=0,554 ΔΡТр4-7=1,834 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,384	ζ1= -0,273 ζ2=3,407 ζпов=3,134 ζΣпов=3,235

 

 

Продолжение таблицы 3.2

Давление в пьезометрической трубке, мм. вод. ст.	Время, τ, с	Объемный расход, Q=W/τ, м3/с	Средняя скорость, V=Q/S, м/с	Число Рейнольдса, Re=V·d/ν	Перепад давлений, ΔΡрасч6_7=ζ·1000·V2·18/2·g·6 ΔΡ3_4=Ρ3-Ρ4, ΔΡ4_7=Ρ4-Ρ7, ΔΡ6_7=Ρ6-Ρ7, ΔΡ3_6=Ρ3-Ρ6, ΔΡТр3_4=ζ·1000·V2·13/2·g·6, ΔΡТр4_7=ζ·1000·V2·43/2·g·6 ΔΡрас6_7/ΔΡ6_7	Местные сопротивления ζ1=2·g·(ΔΡ3_4-ΔΡТр3_4)/1000·V2 ζ2=2·g·(ΔΡ4_7-ΔΡТр4_7)/1000·V2 ζпов=ζ1+ζ2, ζΣпов=2·g·ΔΡ3_6/1000·V2
Ρ1=341 Ρ2=340 Ρ3=339 Ρ4=338,5 Ρ5=323,5 Ρ6=322 Ρ7=321	117,62	8,502·10-6	0,301		ΔΡрасч6-7=0,884 ΔΡ3-4=0,5 ΔΡ4-7=17,5 ΔΡ6-7=1 ΔΡ3-6=17 ΔΡТр3-4=0,639 ΔΡТр4-7=2,113 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,884	ζ1= -0,03 ζ2=3,336 ζпов=3,305 ζΣпов=3,685
Ρ1=351,5 Ρ2=351 Ρ3=350,5 Ρ4=353 Ρ5=337 Ρ6=336,5 Ρ7=335,5	117,67	8,498·10-6	0,301		ΔΡрасч6-7=0,884 ΔΡ3-4= -2,5 ΔΡ4-7=17,5 ΔΡ6-7=1 ΔΡ3-6=14 ΔΡТр3-4=0,638 ΔΡТр4-7=2,111 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,884	ζ1= -0,681 ζ2=3,339 ζпов=2,658 ζΣпов=3,037
Ρ1=315,5 Ρ2=328 Ρ3=324,5 Ρ4=283 Ρ5=166 Ρ6=184 Ρ7=175	33,34	2,999·10-5	1,061		ΔΡрасч6-7=7,023 ΔΡ3-4=41,5 ΔΡ4-7=108 ΔΡ6-7=9 ΔΡ3-6=140,5 ΔΡТр3-4=41,5 ΔΡТр4-7=108 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,78	ζ1=0,634 ζ2=1,589 ζпов=2,223 ζΣпов=2,447

 

Продолжение таблицы 3.2

Давление в пьезометрической трубке, мм. вод. ст.	Время, τ, с	Объемный расход, Q=W/τ, м3/с	Средняя скорость, V=Q/S, м/с	Число Рейнольдса, Re=V·d/ν	Перепад давлений, ΔΡрасч6_7=ζ·1000·V2·18/2·g·6 ΔΡ3_4=Ρ3-Ρ4, ΔΡ4_7=Ρ4-Ρ7, ΔΡ6_7=Ρ6-Ρ7, ΔΡ3_6=Ρ3-Ρ6, ΔΡТр3_4=ζ·1000·V2·13/2·g·6, ΔΡТр4_7=ζ·1000·V2·43/2·g·6 ΔΡрас6_7/ΔΡ6_7	Местные сопротивления ζ1=2·g·(ΔΡ3_4-ΔΡТр3_4)/1000·V2 ζ2=2·g·(ΔΡ4_7-ΔΡТр4_7)/1000·V2 ζпов=ζ1+ζ2, ζΣпов=2·g·ΔΡ3_6/1000·V2
Ρ1=639 Ρ2=678 Ρ3=665 Ρ4=468 Ρ5=1 Ρ6=94 Ρ7=55	16,23	6,161·10-5	2,18		ΔΡрасч6-7= =23,842 ΔΡ3-4=197 ΔΡ4-7=413 ΔΡ6-7=39 ΔΡ3-6=571 ΔΡТр3-4=17,219 ΔΡТр4-7=56,957 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,611	ζ1=0,742 ζ2=1,47 ζпов=2,212 ζΣпов=2,357
Ρ1=717,5 Ρ2=773 Ρ3=754 Ρ4=495 Ρ5= -126 Ρ6= -95 Ρ7= -155	12,85	7,782·10-5	2,754		ΔΡрасч6-7= =35,614 ΔΡ3-4=259 ΔΡ4-7=650 ΔΡ6-7=60 ΔΡ3-6=849 ΔΡТр3-4=25,721 ΔΡТр4-7=85,077 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,594	ζ1=0,604 ζ2=1,462 ζпов=2,065 ζΣпов=2,197
Ρ1=844 Ρ2=901 Ρ3=879 Ρ4=585 Ρ5= -113 Ρ6=33 Ρ7= -54	12,92	7,74×10-5	2,739		ΔΡрасч6-7= =35,282 ΔΡ3-4=294 ΔΡ4-7=639 ΔΡ6-7=87 ΔΡ3-6=846 ΔΡТр3-4=25,481 ΔΡТр4-7=84,285 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,406	ζ1=0,702 ζ2=1,451 ζпов=2,153 ζΣпов=2,213

 

Продолжение таблицы 3.2

Давление в пьезометрической трубке, мм. вод. ст.	Время, τ, с	Объемный расход, Q=W/τ, м3/с	Средняя скорость, V=Q/S, м/с	Число Рейнольдса, Re=V·d/ν	Перепад давлений, ΔΡрасч6_7=ζ·1000·V2·18/2·g·6 ΔΡ3_4=Ρ3-Ρ4, ΔΡ4_7=Ρ4-Ρ7, ΔΡ6_7=Ρ6-Ρ7, ΔΡ3_6=Ρ3-Ρ6, ΔΡТр3_4=ζ·1000·V2·13/2·g·6, ΔΡТр4_7=ζ·1000·V2·43/2·g·6 ΔΡрас6_7/ΔΡ6_7	Местные сопротивления ζ1=2·g·(ΔΡ3_4-ΔΡТр3_4)/1000·V2 ζ2=2·g·(ΔΡ4_7-ΔΡТр4_7)/1000·V2 ζпов=ζ1+ζ2, ζΣпов=2·g·ΔΡ3_6/1000·V2
Ρ1=716 Ρ2=745 Ρ3=742,5 Ρ4=512,5 Ρ5= -55 Ρ6=52,5 Ρ7=4,5	14,63	6,835·10-5	2,419		ΔΡрасч6-7= =28,49 ΔΡ3-4=230 ΔΡ4-7=508 ΔΡ6-7=48 ΔΡ3-6=690 ΔΡТр3-4=20,576 ΔΡТр4-7=508 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,594	ζ1=0,702 ζ2=1,475 ζпов=2,178 ζΣпов=2,314
Ρ1=721,5 Ρ2=748,5 Ρ3=748 Ρ4=518 Ρ5= -49 Ρ6=59 Ρ7=9,5	14,25	7,018·10-5	2,483		ΔΡрасч6-7= =29,808 ΔΡ3-4=230 ΔΡ4-7=508,5 ΔΡ6-7=49,5 ΔΡ3-6=689 ΔΡТр3-4=21,528 ΔΡТр4-7=71,207 ΔΡрас6-7/ΔΡ6-7= =0,602	ζ1=0,663 ζ2=1,391 ζпов=2,055 ζΣпов=2,192

 

По данным таблицы 3.1 и 3.2 строим диаграмму (рисунок 3.1, 3.2) зависимости коэффициента местного сопротивления ζ от числа Рейнольдса.

Рисунок 3.1 Диаграмма зависимости коэффициентов ζ и Re для первого варианта расположения перегородок в коллекторе

 

Рисунок 3.2 Диаграмма зависимости коэффициентов ζ и Re для второго варианта расположения перегородок

 

 

Вывод: В результате проведенного эксперимента подтверждено, что с увеличением значения числа Рейнольдса коэффициент местного сопротивления уменьшается. Значения коэффициента местного сопротивления исследуемого однопоточного трубчатого змеевика близки к значениям стандартного теплообменника типа «труба в трубе». Следовательно разработка и внедрение новой конструкции целесообразна. При рассмотрении двух вариантов расположения перегородок в коллекторе, можно сделать вывод, что при ламинарном движении жидкости первый вариант расположения перегородок наиболее выгоден, так как при этом коэффициент местного сопротивления меньше, чем при втором варианте расположения перегородок, а при турбулентном движении местные сопротивления близки по значению и существенно не отличаются друг от друга. Поэтому в разрабатываемом теплообменном аппарате применяем первый вариант расположения перегородок в коллекторе, так как принимаем режим движения нефти ламинарный.