冰蓄冷系统乙二醇管道水力计算.pdf
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作者简历:
?
刘秋新,男,1956年生,副教授,武汉科技大学城建学院,430070收稿日期:
?
2001-03-08冰蓄冷系统乙二醇管道水力计算刘秋新?
周传辉?
文远高(武汉科技大学)摘要?
给出了冰蓄冷系统乙二醇管道水力计算方法和适用于CAD的拟合方程。
关键词?
冰蓄冷?
水力计算?
乙二醇1?
前言蓄冰空调系统常用的二次冷剂为浓度25%左右的乙二醇水溶液,其粘性系数(见图1)、传热系数、比热、密度(见图2)都与水不同。
因此,本文拟就如何针对质量浓度25%的乙二醇管道进行水力计算的有关问题,作一些探讨,并将有关结果做成了线算图表,供设计计算时使用。
同时,将其计算方法编程应用于CAD中。
图1?
乙二醇水溶液的粘性系数曲线2?
水力计算方法
(1)沿程阻力计算根据流体力学原理,对于圆形管,沿程阻力计算式为:
?
Pn=?
1d?
u22L
(1)沿程阻力系数?
值在紊流区的计算可用柯列洛克公式:
图2?
乙二醇水溶液密度曲线1?
=-2Lg(K3.71d+2.51Re?
)
(2)上式中的雷诺数为Re=ud?
(3)式中?
Pn?
摩擦阻力,Pa;?
摩擦阻力系数;d?
管道直径,m;?
密度,kg/m3;u?
管道中的平均流速,m/s;L?
管道长度,m;K?
内壁粗糙度,mm;Re?
雷诺数;?
粘性系数,Pa?
s根据式
(1)、式
(2)、式(3)和图1,图2的有关参?
37?
建筑热能通风空调数,我们可以进行沿程阻力的计算。
蓄冰空调系统制冷机的蒸发温度有两个工况,即制冰工况和制冷工况。
质量浓度为25%的乙二醇水溶液的工作温度介于+5?
-5?
之间。
对此,我们做了工作温度为+5?
-5?
时的水力计算。
计算结果见表1,表2和表3。
从表中的结果可以得知,乙二醇的工作温度越低,沿程阻力越大。
笔者认为工程设计时,宜用-5?
的有关参数,这样比较可靠一些,为此,我们绘制了管道单位长度摩擦阻力(简称比摩阻)线算图,详见图3。
表1?
25%的乙二醇水溶液流量、管径、流速关系表公称直径(mm)下列流速(m/s)下的流量(m3/h)0?
50?
60?
81?
01?
21?
61?
82?
02?
53?
015202532405065801001251502002503000?
3060?
5760?
9601?
7102?
2503?
8405?
6859?
00015?
48022?
05030?
60055?
80090?
000131?
4000?
3720.6961.1522.0522.7004.5906.81810.80018.72026.55036.60066.600108.000158.4000.4920.9241.5302.7363.6006.1209.18014.22024.84035.55049.20088.200144.000210.6000.6181.1591.9083.4204.5457.63211.44817.82031.14044.10061.200110.700180.000262.8000.7391.3922.3004.1045.4459.18013.72521.42037.50053.10073.200133.200216.000316.8000.9841.8563.0605.4727.24512.24018.27028.62049.80070.65097.800177.300288.000420.2001.1052.0883.4406.1508.14513.75220.58332.22056.31479.650109.800199.200324.000472.8001.2292.3183.8206.8409.04515.30022.86035.82062.40088.200122.400220.500360.000525.6001.5392.9024.7808.53211.29519.08028.83044.64078.000110.250152.640277.200450.000657.6001.8503.4925.70010.26013.59023.00434.29453.00093.300132.480203.760332.400538.200790.200表2?
+5?
时质量浓度25%的乙二醇水溶液在钢管中的比摩阻(Pa/m)公称直径(mm)流速(m/s)0?
50?
60?
81?
01?
21?
61?
82?
03?
01520253240506580100125150200250300879599451329248187135102775646312318119881661044833825518513810477624332251954133110037335534173022271721281017052412859194914691074810611445333252188150103776139052663200714681108837607457346258205142106846395436432922410182013759987525694243392331151387831534540352954223216871225922699521417288215169939064114840354526192025147011088406275023462592041895012954978871785430411029872255171112801024707530419表3?
-5?
时质量浓度25%的乙二醇水溶液在钢管中的比摩阻(Pa/m)公称直径(mm)流速(m/s)0?
50?
60?
81?
01?
21?
61?
82?
03?
01520253240506580100125150200250300122383162545634325818613910577624332241664113185161946635125419014310685584434270518401383101075957141331023417413894705539452084202014731109836605453342254203138104815372365627522009151311408246194673472771901411108753596044883278247018631348101372556945431123218210697283548540073021227814851240936679555381284224121938714656547973617272819751485112283666645734226825549174191313496067250547339662989225816831344924690544注:
(1)管壁粗糙度K=0.46mm;
(2)表中管径为钢管公称直径,为考虑锈蚀和沉垢的影响,对于直径小于300mm的钢管,其内径按减去1mm进行计算。
?
38?
2001年第5期图3?
钢管单位长度摩擦阻力线算图?
(-5?
25%乙二醇溶液,K=0.46mm)
(2)局部阻力计算局部阻力计算公式为:
Z=?
u2?
2(4)式中?
Z?
局部阻力,Pa;?
局部阻力系数。
式(4)中的局部阻力系数?
值本应由实验确定,但目前尚缺乏此类数据,对此,采取的措施是权且用水流的局部阻力系数,然后加以修正,修正系数的取值查图4。
综上所述,蓄冰空调系统乙二醇管道的水力计算,既可通过上述图表进行,亦可根据给定的条件用公式进行计算。
3?
在CAD中的应用为便于在CAD中应用,将上述各实验曲线拟合成下列函数关系式,适用条件为质量浓度25%的乙二醇水溶液、K=0.46mm的钢管、管径为d=20100mm。
(1)动力粘性?
(Pa?
s)与温度t(?
)的关系:
?
=4.379-0.121t+0.00128t2-4.49?
10-6t3
(2)密度?
(Mg/m3)与温度t(?
)的关系:
图4?
局部阻力修正系数图?
=1.048-3.58?
10-4t-2.37?
10-6t2(3)单位长度的摩阻?
Pn(Pa/m)与管径d(mm)和流速u(m/s)的关系:
公称直径?
d=20mm?
Pn=2688.75u1?
72公称直径?
d=25mm?
Pn=2083?
41u1?
72公称直径?
d=32mm?
Pn=1496?
95u1?
72公称直径?
d=40mm?
Pn=1169?
98u1?
72公称直径?
d=50mm?
Pn=831?
23u1?
72公称直径?
d=65mm?
Pn=647?
77u1?
72公称直径?
d=80mm?
Pn=461?
36u1?
72公称直径?
d=100mm?
Pn=344?
45u1?
72(4)局部损失的修正系数k与温度t(?
)的关系:
k=1.0359-0.0125t+0.01t2将以上的公式编制在程序中就可实现CAD计算绘图一体化。
BEE?
参考文献1?
蔡增基,龙天渝?
流体力学泵与风机(第四版)?
北京:
中国建筑工业出版社,19992?
胡兴帮,郭茂和?
储冷储冰空调系统设计原理?
台湾,1982AHydraulicCalculationMethodofEGPipesinIceStorageSystemsByLiuQiuxin,ZhouChuanhuiandWenYuangaoAbstract?
ProvidesahydrauliccalculationmethodofEGPipesinicestoragesystems,andsomefittingequationsforCAD.Keywords?
icestoragesystem,hydrauliccalculation,ethyleneglycol(EG)?
39?
建筑热能通风空调
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