Значение коэффициентов гидравлического сопротивления различных элементов трубопровода

Таблица 1

1. Вход в трубопровод с острой кромкой

x_вх = 0,5

2 . Вход с закругленной кромкой

r/D	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,08	0,12	0,16	0,20
xвх	0,43	0,36	0,31	0,26	0,22	0,20	0,15	0,09	0,06	0,03

3. Вход с конической кромкой

	a°
l/D
0,025	0,47	0,45	0,43	0,41	0,40
0,050	0,45	0,41	0,36	0,33	0,30
0,075	0,42	0,35	0,30	0,26	0,23
0,100	0,39	0,32	0,25	0,22	0,18
0,150	0,37	0,27	0,20	0,16	0,15
0,600	0,27	0,18	0,13	0,11	0,10

4. Прямолинейный участок

x_L = 0,013L/D^1,25, приближенно x_L = (L и D в м)

D, м	0,20	0,25	0,30	0,40	0,50	0,60	0,80	1,00
	0,19	0,15	0,12	0,08	0,06	0,05	0,04	0,03

5. Отверстие в стенке (короткий патрубок)

l/D		0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,6	2...3
xН	2,85	2,72	2,60	2,34	1,95	1,76	1,60	1,55

6. Резкий поворот на угол a (колено)

a°
	0,09	0,12	0,20	0,35	0,55	0,80	1,20

D, м	Значения xa
0,20	0,18	0,24	0,40	0,70	1,10	1,60	2,40
0,25	0,16	0,22	0,36	0,63	0,99	1,44	2,16
0,30	0,15	0,20	0,33	0,58	0,92	1,33	2,00
0,40	0,14	0,18	0,30	0,53	0,83	1,20	1,80
0,50	0,13	0,17	0,28	0,49	0,77	1,12	1,68
1,00	0,11	0,14	0,24	0,42	0,66	0,96	1,44

7 Плавный поворот на угол a

D, м	0,20	0,25	0,30	0,40	0,60	0,80	1,0	1,2
	0,36	0,32	0,30	0,27	0,25	0,23	0,22	0,21

8. Составной поворот на угол а

а) a = 45°, l_k = 1,17D, R = 2,95D

x_a = 0,11(1+0,2/D) + 0,0153/D^0,25

б) a = 60°, l_k = 1,23D, R = 2,3D

x_a = 0,15(1+0,2/D)+0,0161/D^0,25

в) a = 90°, l_k = 1,7D, R = 2,1D

x_a = 0,30(1 + 0,2/D) + 0,0223/D^0,25

Значения x_a

	D, м	0,20	0,25	0,30	0,40	0,50	0,80	1,00
a°
	0,24	0,22	0,20	0,18	0,17	0,15	0,15
	0,32	0,29	0,27	0,25	0,23	0,20	0,20
	0,63	0,57	0,53	0,48	0,44	0,40	0,38

9. Сетка в трубопроводе

d/h	0,5	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50
xс	0,01	0,05	0,12	0,40	0,72	1,13

10. Выход из трубы с косым срезом

x_вых = 1

11. Выход из диффузора с зонтом

h/D	0,25	0,30	0,35	0,40	0,50
xвых		0,80	0,70	0,65	0,60

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Справочное

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ВЗРЫВОРАЗРЯДИТЕЛЕЙ

1. Молотковые дробилки

Пример 1.1. Требуется определить диаметры проходных сечений взрыворазрядителей с прямыми отводящими трубопроводами, имеющими косой срез на выходе в атмосферу, для дробилок типа А1-БД2-М, ДДО, ДМ-440У, ДМ, ДДМ, А1-ДДП, А1-ДДР, А1-ДМР с забором продукта механическим транспортом. Каждая дробилка расположена таким образом, что расстояние по оси взрыворазрядителя от выходного взрыворазрядного отверстия в стенке бункера до косого среза составляет 2,5 м.

Значения свободных объемов указанных типов дробилок (V_др), определенные за вычетом объемов расположенных внутри узлов и агрегатов, значения объемов выпускных бункеров (V_Б) и суммарных защищаемых объемов (V) приведены в табл. 1.

Таблица 1

	Тип дробилки	А1-БД2-М	ДДО,	ДМ	ДДМ	А1-ДДП,	А1-ДМР
Объем			ДМ-440У			А1-ДДР
Vдр, м3	0,02	0,1	0,2	0,7	0,75	0,85
VБ, м3	1,5	1,5	1,5	1,0	1,0	1,0
V, м3	1,52	1,6	1,7	1,7	1,75	1,85

Значения допустимого давления взрыва DР_доп для дробилок с выпускными бункерами объемом до 2,0 м³ принимаем равным 1,0 кгс/см² в соответствии с п. 4.3 настоящей Инструкции.

Подготовка исходных данных

В соответствии с п. 5 Методики расчета (см. Приложение 1) а = 0,4 и в соответствии с п. 6 K=3L=7,5.

Для вычисления суммарного коэффициента сопротивления взрыворазрядителя и отводящих трубопроводов x_S в соответствии с п. 7 Методики расчета предварительно определим по номограмме диаметры проходных сечений взрыворазрядителей в первом приближении D₁.

Для дробилки типа А-1-БД2-М диаметр взрыворазрядителя составляет D₁ = 0,25 м, а для остальных дробилок D₁ = 0,30 м. В соответствии п. 7.2 Методики расчета суммарные коэффициенты сопротивления взрыворазрядителей и отводящих трубопроводов x_S будут равны

Для D₁ = 0,25 м

x_S = x_вх +x_L + x_вых = 0,5 + 2,5/2 ´ 0,15 + 1,0 = 1,69.

Для D₁ = 0,30 м

x_S = x_вх +x_L + x_вых = 0,5 + 2,5/2 ´ 0,12 + 1,0 = 1,65.

Выполнение расчетов

По формуле (2) Методики расчета получаем:

Для дробилки А-1-БД2-М

м²

м

Для дробилок ДДО, ДМ-440У

м²

D ³ 0,258 м.

Для дробилок ДМ, ДДМ

F_взр ³ 1,7^2/3 / 26,2 = 1,42 / 26,2 = 0,0542 м²

D ³ 0,263 м.

Для дробилок А-ДДП, А1-ДДР

F_взр ³ 1,75^2/3 / 26,2 = 1,45 / 26,2 = 0,0553 м²

D ³ 0,265 м.

Для дробилки А1-ДМР

F_взр ³ 1,85^2/3 / 26,2 = 1,51 / 26,2 = 0,0576 м²

D ³ 0,271 м.

Далее в соответствии с п. 2.2 и табл. 1 настоящей Инструкции находим, что на взрыворазрядителях для всех указанных дробилок в качестве предохранительных мембран может быть использована полиэтиленовая пленка толщиной d = 0,05 мм.

Пример 1.2. Для дробилки А1-ДМР со свободным объемом V = 1,85 м³ требуется определить расчетом площадь проходного сечения квадратной формы для взрыворазрядителя клапанного типа, расположенного вне производственного здания. Длина трубопровода, соединяющего защищаемый объем и клапан, L = 5 м. Значение допустимого давления DР_доп = 1,0 кгс/см².

Подготовка исходных данных

В соответствии с пп. 5 и 6 Методики расчета а = 0,4 и K = 10,5.

Первоначально по номограмме определяем площадь проходного сечения взрыворазрядителя для V = 1,85 м³, которая оказывается равной F_взр =0,0707 м² (D = 0,30 м). Затем после определения защищаемого объема с учетом объема соединительного трубопровода V = 1,85+0,070´5,0 = 2,2 м³ вновь по номограмме определяем для этого объема площадь проходного сечения взрыворазрядителя F_взр = 0,0962 м² (D = 0,35 м).

В соответствии с п. 7.2 Методики расчета суммарный коэффициент сопротивления взрыворазрядителя и отводящего трубопровода x_S будет равен

x_S = x_вх +x_L + x_вых = 0,5 + 5/2 ´ 0,10 + 1,0 = 1,75.

Выполнение расчетов

По формуле (2) Методики расчета получаем

м²

D ³ 0,317 м.

Диаметр проходного сечения для круглого трубопровода D принимаем равным 0,317 м, а численное значение стороны квадрата проходного сечения взрыворазрядителя будет равным h = D = 0,317 м.

Примечание. Выполнение дополнительного приближения, как показывается ниже, является излишним, так как получающиеся при этом результаты практически совпадают с полученными при первоначальном расчете:

V = 1,85 + 0,0791 ´ 5,0 = 2,25

x_S = x_вх +x_L + x_вых = 0,5 + 5/2 ´ 0,112 + 1,0 = 1,78.

м²

D ³ 0,316 м.

Пример 1.3. Для дробилок А1-БД2-М, ДМ-440У, ДМ и А1-ДМР с забором продукта механическим транспортом требуется определить диаметры проходных сечений взрыворазрядителей, отводящие трубопроводы которых имеют по два составных поворота на угол a = 90° каждый и косой срез на выходе в атмосферу. Выпускные (поддробильные) бункера дробилок выполнены в форме обелиска. Дробилки расположены таким образом, что длина отводящих трубопроводов от каждого взрыворазрядителя составляет 12 м. Размеры выпускных бункеров, величины их объемов и суммарных защищаемых объемов представлены в табл. 2.

Таблица 2

	Тип дробилки	А1-БД2-М	ДМ-440У	ДМ	А1-ДМР
Размеры и объем бункеров
a1 ´ b1 (м ´ м)	2,00´2,20	2,20´2,56	1,60´2,56	1,60´2,81
a2 ´ b2 (м ´ м)	0,30´0,30	0,30´0,30	0,30´0,30	0,30´0,30
H, (м)	1,7	1,91	1,68	2,05
VБ, (м3)	1,5	1,5	1,5	1,0
V, (м3)	1,52	1,6	1,7	1,85

Значение допустимого давления взрыва DР_доп, для дробилок с выпускными бункерами объемом свыше 2,0 м³ принимаем равным 0,5 кгс/см² в соответствии с п. 4.3 Инструкции.

Подготовка исходных данных

В соответствии с п. 5 Методики расчета а = 0,4 и в соответствии с п. 6 K = 10,5.

Для вычисления суммарного коэффициента гидравлического сопротивления взрыворазрядителя и отводящих трубопроводов x_S предварительно определим по номограмме диаметры проходных сечений взрыворазрядителей в первом приближении D₁.

Для дробилок тина А-1-БД2-М, ДМ диаметр взрыворазрядителя составляет D₁ = 0,50 м, а для дробилок типа ДМ-440У и А1-ДМР диаметр взрыворазрядителя составляет D₁ = 0,60 м.

В соответствии с п. 7.2 Методики расчета суммарные коэффициенты гидравлического сопротивления взрыворазрядителей и отводящих трубопроводов x_S будут равны:

Для D₁ = 0,5 м

x_S = x_вх +x_L +2x_a+ x_вых = 0,5 + 12/2 ´ 0,06 + 2 ´ 0,44 + 1,0 = 2,74.

Для D₁ = 0,6 м

x_S = x_вх +x_L +2x_a+ x_вых = 0,5 + 12/2 ´ 0,05 + 2 ´ 0,43 + 1,0 = 2,66.

Выполнение расчетов

По формуле (2) Методики расчета получаем:

Для дробилки А-1-БД 2-М

м²;

м.

Для дробилки ДМ

F_взр ³ 2,89^2/3 / 6,386 = = 0,318 м²;

D ³ 0,636 м.

Для дробилки ДМ-440У

м²;

D ³ 0,707 м.

Для дробилки А1-ДМР

F_взр ³ 4,44^2/3 / 6,638 = = 0,407 м²;

D ³ 0,720 м.

Далее в соответствии с п. 2.2. и табл. 1 настоящей Инструкции находим, что на взрыворазрядителях в качестве предохранительных мембран может быть использована полиэтиленовая пленка толщиной d = 0,12 мм для дробилок А1-БД2-М, ДМ и d =0,15 мм для дробилок ДМ-440У и А1-ДМР

Примечание. Обратим внимание на заметное расхождение диаметров приходных сечений взрыворазрядителей, определенных в первом приближении по номограмме (D₁ = 0,5 и 0,6 м), и диаметров проходных сечений взрыворазрядителей (D = 0,638; 0,636; 0,707 и 0,720 м), определенных по формуле (2).

Это связано с тем что, номограмма определения диаметров D₁ построена для взрыворазрядителей с прямыми отводящими трубопроводами, а в рассматриваемом примере каждый трубопровод имеет по два составных поворота на угол 90°.

В связи с этим сделаем еще одно уточненное определение диаметров проходных сечений взрыворазрядителей D по формуле (2), используя при этом уточненные значения x_S, определенные для D₁, вычисленных по формуле (2), а не по номограмме:

Для D = 0,638 м и D = 0,636 м

x_S = 0,5 + 12/2 ´ 0,048 + 2 ´ 0,422 + 1,0 = 2,63

Для D = 0,707 м

x_S = 0,5 + 12/2 ´ 0,045 + 2 ´ 0,412 + 1,0 = 2,59

Для D = 0,720 м

x_S = 0,5 + 12/2 ´ 0,044 + 2 ´ 0,411 + 1,0 = 2,58

Тогда уточненные значения D будут равны:

Для дробилки А-1-БД2-М

м²;

м.

Для дробилки ДМ

F_взр ³ 2,89^2/3 / 6,735 = 2,029/6,735 = 0,301 м²;

D ³ 0,619 м.

Для дробилки ДМ-440У

м²;

D ³ 0,695 м.

Для дробилки А1-ДМР

м²;

D ³ 0,707 м.

Сравнение значений D (0,683; 0,636; 0,707 и 0,720 м), определенных в соответствии с Методикой по формуле (2) при использовании первоначальных значений x_S, с уточненными значениями, определенными по формуле (2) при использовании уточненных значений x_S, показывает, что уточненные значения D (0,622; 0,619; 0,695 и 0,707 м) в среднем меньше на 0,025 м (3,6 %), чем на практике можно пренебречь.

2. Зерносушилки

Пример 2.1. Требуется определить проходное сечение взрыворазрядителя на подсушильном бункере емкостью V = 12 м³. Металлический бункер верхней частью примыкает к перекрытию.

Расположение бункера позволяет установить взрыворазрядитель под перекрытием на боковой стенке с горизонтальным отводящим трубопроводом длиной L = 0,5 м.

Подготовка исходных данных

В соответствии с п. 5 Методики расчета а = 0,4 и в соответствии с п. 6 K = 3L = 1,5.

Для вычисления суммарного коэффициента гидравлического сопротивления взрыворазрядителя и отводящего трубопровода x_S в соответствии с п. 7 Методики расчета предварительно определяем по номограмме диаметр проходного сечения взрыворазрядителя в первом приближении D₁, который будет равен 0,6 м. При этом в соответствии с п. 6.11 Инструкции принимается, что допустимое давления взрыва DР_доп = 0,5 кгс/см².

Поскольку L/D = 0,5/0,6 = 0,83 < 3,0, то в соответствии с п. 7.1 Методики расчета принимаем, что x_S = x_Н, а из п. 5 табл. 1 Приложения 3 получаем, что x_Н = 1,92.

Выполнение расчетов

По формуле (2) Методики расчета получаем:

м²;

м.

Пример 2.2. Требуется определить диаметр проходного сечения взрыворазрядителя для камеры нагрева зерносушилки РД-2´25-70. Защищаемый объем, включающий часть объема тепловлагообменника, составляет 24 м³. Длина отводящего трубопровода L = 0,35 м. Рассмотрим варианты установки одного и двух взрыворазрядителей.

Подготовка исходных данных для расчета двух взрыворазрядителей

В соответствии с п. 5 Методики расчета а =0,4 и в соответствии с п. 6 K = 3L = 1,05.

При этом в качестве мембраны взрыворазрядителя применяется выщелкивающаяся мембрана из стального листа толщиной d = 0,55 мм с креплением, обеспечивающим вскрытие мембраны при DР_ст £ 0,1 кгс/см².

Для вычисления суммарного коэффициента сопротивления взрыворазрядителя и отводящего трубопровода x_S в соответствии п. 7 Методики расчета предварительно определяем по номограмме диаметр проходного сечения взрыворазрядителя в первом приближении D₁.

При этом в соответствии с п. 6.11 Инструкции принимается, что значение допустимого давления взрыва DР_доп = 0,5 кгс/см² и условно считаем, что каждый из двух взрыворазрядителей защищает объем 12 м³. Тогда D₁ = 0,6 м.

Поскольку L/D = 0,35/0,6 = 0,583 < 3,0, то в соответствии с п. 7.1 Методики расчета принимаем, что x_S = x_H , а из п. 5 табл. 1 Приложения 3 получаем, что x_H = 2,34.

Проведение расчета двух взрыворазрядителей

По формуле (3) Методики расчета площадь каждого взрыворазрядителя должна быть

м²;

м.

Поскольку при определении D₁ было принято допущение о том, что каждый взрыворазрядитель защищает объем 12 м³, выполним уточнение определения D при x_Н = 2,4 (соответствующего диаметру 0,555 м).

м²;

м.

Расхождение между диаметрами D = 0,555м и D = 0,558 мсоставляет менее 0,5% и им можно пренебречь.

Подготовка исходных данных для расчета одного взрыворазрядителя

В соответствии с п. 5 Методики расчета а = 0,4, а в соответствии с п. 6 K = 3L = 1,05.

В качестве мембраны взрыворазрядителя применяется выщелкивающаяся мембрана из стального листа толщиной d = 0,55 мм с креплением, обеспечивающим вскрытие мембраны при избыточном давлении DР_ст £ 0,1 кгс/см².

Поскольку номограмма непосредственно не может быть использована для определения диаметра D₁, так как рассчитана для объемов до 12 м³, то принимаем допущение, что площадь проходного сечения одного взрыворазрядителя в первом приближении F₁ равна суммарной площади двух взрыворазрядителей, определенных выше.

Тогда м.

Поскольку L/D = 0,35/0,785 = 0,45 < 3,0, то в соответствии с п. 7.1 Методики расчета принимаем, что x_S = x_Н , а из п. 5 табл. 1 Приложения 3 получаем, что x_Н = 2,54.

Проведение расчета одного взрыворазрядителя

По формуле (2) Методики расчета площадь взрыворазрядителя должна быть

м²;

м.

Поскольку при определении D₁ было принято допущение, что суммарная площадь двух взрыворазрядителей равна площади проходного сечения одного взрыворазрядителя, выполняем уточненное определение D при x_Н = 2,55 (соответствующего диаметру 0,801 м).

м²;

м.

Полученное уточнение составляет ~ 0,4% и им можно пренебречь.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Рекомендуемое