Расчет стального трубопровода для подачи кислорода в цех

Под воздухопроводами понимают обычно трубопроводы для воздуха высокого давления (свыше 0,15 ати), подаваемого нагнетателями и компрессорами. Трубопроводы воздуха низкого давления, подаваемого вентиляторами, называют воздуховодами.

Воздухопроводы изготавливаются обычно из стальных шовных (водогазопроводных) или бесшовных горячекатаных труб; иногда применяются стальные холоднотянутые и холоднокатаные трубы. Шовные трубы имеют сравнительно невысокое допускаемое давление (с обычной стенкой должны выдерживать до 20 кгс/см² ), поэтому их применяют в неответственных случаях и умеренных давлениях. При прокладке воздухопроводов их сваривают.

Воздуховоды чаще всего бывают сварные или клепанные. При давлении воздуха до 200 – 300 мм их изготовляют из листового железа толщиной от 0,5 – 2 мм и доставляют на место в виде отдельных секций длиной 1 – 3 м. Секции снабжены фланцами и собираются при помощи болтов. Воздуховоды такого типа бывают круглого и прямоугольного сечения (короба). При небольших расходах вентиляторного воздуха, а также при более высоком его давлении воздуховоды изготавливают из стальных труб и делают цельносварными из листовой стали. В ряде случаев воздуховоды делают из кирпича, бетона, железобетона и других материалов (подземные воздуховоды).

В воздухопроводах может допускаться скорость в пределах 5 -20 м/с, но рекомендуются значения скоростей 12 – 15 м/с.

В данной работе будет рассчитан стальной газопровод, с двумя слоями изоляции – огнеупорным, толщиной 50 мм, и асбестовыми хлопьями, толщиной 40 мм, температура наружной поверхности изоляции (по выбору студента) – 70⁰ С. В газопроводе протекает газ – кислород (О₂ ), расход кислорода 450м³ /мин. Температуру газа принимаем равной 30⁰ С. Давление на выходе из воздухопровода (на входе в конвертерный цех) составляет 12 ати.

В ходе гидравлического расчета будет найдено давление на входе, а также построена характеристика сети газопровода.

Данные о коэффициентах сопротивлений, эквивалентная абсолютная шероховатость были взяты из приложений книги А.А.Гальнбека ”Водовоздушное хозяйство металлургических заводов”.

В ходе расчета тепломассообмена будут рассчитаны потери тепла в окружающую среду.

Различают три способа распространения теплоты в природе – теплопроводность, конвекция и тепловое излучение и два вида теплообмена между телами – конвективный и лучистый.

Под конвекцией понимают распространение теплоты в среде с неоднородным распределением температур, осуществляемое макроскопическими элементами жидкости при ее перемещении. Распространение теплоты конвекцией всегда сопровождается теплопроводностью, т.е. молекулярным переносом теплоты.

Тепловое излучение – это излучение, возникающее в результате возбуждения частиц вещества и распространяющееся в пространстве электромагнитными волнами.

Теплообмен, обусловленный совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты, называют конвективным теплообменом.

При лучистом теплообмене происходит двойное превращение энергии.

В данном курсовом проекте был рассчитан стальной кислородопровод от кислородной станции до конвертерного цеха. В гидравлическом расчете было определено значение давления на входе P=12,08 ати и построена характеристика сети кислородопровода, представлен её график.

Для данной сети коэффициент трения 0,026<λ<0,142, коэффициент местных потерь x может быть легко изменен с помощью дроссельных устройств: вентилей, кранов и пр.