Гидравлика трубопроводных систем
Для участка состоящего из трубопроводов 9 и 10, строим кривую гидравлических потерь путем сложения ординат характеристик трубопроводов 9 и 10 (гидравлические потери) при одинаковых абсциссах (расходы). Напоры жидкости в узловых точках Б и В и расходы в отдельных трубопроводах рассматриваемого разветвленного участка определяем с помощью кривых потребных напоров соответствующих трубопроводов. Каким… Читать ещё >
Гидравлика трубопроводных систем (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Содержание Введение Задание Расчет сложного трубопровода Расчет дополнительного контура Список используемой литературы
Введение
Простым трубопроводом называют трубопровод без ответвлений.
Сложный трубопровод в общем случае представляет собой совокупность последовательных, параллельных соединений простых трубопроводов и их разветвлений.
Разветвленным трубопроводом называется совокупность нескольких простых трубопроводов, имеющих одно общее сечение — место разветвления (или смыкания) труб. Жидкость движется по трубопроводу в результате того, что его энергия в начале трубопровода больше, чем в конце.
Одной из основных задач по расчету разветвленного трубопровода является следующая: известен потребный напор в узловом сечении А, все размеры ветвей, давления в конечных сечениях и все местные сопротивления; определить расход в сечении, А и расходы в отдельных трубопроводах. Возможны и другие варианты постановки задачи, решаемой с помощью системы уравнений и кривых потребного напора.
Расчет сложных трубопроводов часто выполняется графоаналитическим способом, т. е. с применением кривых потребного напора или характеристик трубопроводов. Характеристикой трубопровода называется зависимость гидравлических потерь в трубопроводе от расхода
Задание Определить расходы воды в ветвях разветвленного трубопровода (без дополнительного контура), напоры в узловых точках А, Б, В и диаметр участка 8 при следующих исходных данных:
1. Напор жидкости на выходе из насоса, Н=60, м.
2. Подача насоса Q=60, л/c.
3. Длина участков трубопроводов
, ,, ,
, ,, ,, ,, км.
4. Диаметр участков трубопровода
, ,, ,, ,, ,, м.
5. Геометрическая высота конечного сечения участков трубопровода
, , м.
6. Давление на выходе из участков трубопровода
, , МПа.
Каким должен быть напор насоса дополнительного контура, если трубопровод 1 закрыт, движение воды происходит по дополнительному контуру, расходы воды в трубопроводах 3, 5, 6 остались прежними?
При расчете принять расходы воды, температуру воды, равной 80 (), эквивалентную шероховатость трубопроводовм и коэффициент сопротивления задвижки. кроме задвижек, указанных на схеме сети, на каждые 200 м трубопроводов в среднем установлено по одному сальниковому компенсатору и сварному колену с суммарным коэффициентом сопротивления .
1. Расчет сложного трубопровода
1. Разбиваем сложный трубопровод на 8 простых трубопроводов.
2. Для трубопровода 1 определяем скорость движения жидкости, число, отношение, значение комплекса
.
м/c;
;
;
.
3. По значению комплекса устанавливаем область сопротивления. При
— квадратичная зона сопротивления.
4. По формуле определяем коэффициент потерь на трение .
.
5. Находим суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводе 1.. Значение округляем до ближайшего целого значения.
;
.
6. Определяем гидравлические потери в трубопроводе 1
.
7. Напор жидкости в узловой точке, А находим как
м.
8. Рассчитываем и строим кривые потребного напора трубопроводов 3, 5,6
.
Методика расчета представлена в таблице 1.
Таблица 1 Расчет кривых потребного напора трубопроводов 3, 5, 6
Наименование величины | Расчетная формула | Числовое значение | |||||
1. Расход жидкости , | Принимаем | 510-3 | 1010-3 | 1510-3 | 2010-3 | ||
2. Скорость движения жидкости , | 0,28 | 0,57 | 0,85 | 1,13 | |||
3. Число Рейнольдса | |||||||
4. Относительная шероховатость | |||||||
5. Комплекс | 38,7 | 77,3 | 116,3 | 154,6 | |||
6. Область сопротивления | ; | ; | Докв. | Кв. | Кв. | Кв. | |
7. Коэффициент потерь на трение | 0,028 | 0,026 | 0,026 | 0,026 | |||
8. Суммарный коэффициент местных потерь, в трубопроводе 3 в трубопроводе 5 в трубопроводе 6 | |||||||
; | 3,5 | ||||||
; | 3,5 | ||||||
; | 3,5 | ||||||
9. Гидравлические потери, м в трубопроводе 3 в трубопроводе 5 в трубопроводе 6 | |||||||
0,35 | 1,358 | 2,86 | 5,3 | ||||
0,27 | 1,06 | 2,25 | 4,18 | ||||
0,23 | 0,91 | 1,95 | 3,61 | ||||
10. Потребный напор, м в трубопроводе 3 в трубопроводе 5 в трубопроводе 6 | |||||||
48,59 | 48,94 | 49,94 | 51,44 | 53,88 | |||
45,19 | 45,46 | 46,25 | 47,44 | 49,37 | |||
47,04 | 47,27 | 47,95 | 48,99 | 50,65 | |||
9. Рассчитываем и строим характеристики трубопроводов 2 и 4 по той же методике (пункты 1 — 9 таблицы 1).
Таблица 2 Расчет характеристики трубопровода 4
Наименование величины | Расчетная формула | Числовое значение | ||||
1. Расход жидкости , | Принимаем | 1010-3 | 2010-3 | 3010-3 | 4010-3 | |
2. Скорость движения жидкости , | 0,30 | 0,59 | 0,89 | 1,19 | ||
3. Число Рейнольдса | ||||||
4. Относительная шероховатость | ||||||
5. Комплекс | 809,7 | 1221,5 | ||||
6. Область сопротивления | Докв. | Кв. | Кв. | Кв. | ||
7. Коэффициент потерь на трение | переходная область | 0,025 | ||||
квадратичная область | 0,024 | 0,024 | 0,024 | |||
8. Суммарный коэффициент местных потерь , в трубопроводе 4 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | 4,5 | ||
9. Гидравлические потери, м в трубопроводе 4 | 0,35 | 1,37 | 3,11 | 5,56 | ||
Таблица 3 Расчет характеристики трубопровода 2
Наименование величины | Расчетная формула | Числовое значение | ||||
1. Расход жидкости , | Принимаем | 1510-3 | 3010-3 | 4510-3 | 6010-3 | |
2. Скорость движения жидкости , | 0,43 | 0,86 | 1,29 | 1,72 | ||
3. Число Рейнольдса | ||||||
4. Относительная шероховатость | ||||||
5. Комплекс | ||||||
6. Область сопротивления | ; | Кв. | Кв. | Кв. | Кв. | |
7. Коэффициент потерь на трение | квадратичная область | 0,024 | 0,024 | 0,024 | 0,024 | |
8. Суммарный коэффициент местных потерь, в трубопроводе 2 | 6,5 | 6,5 | 6,5 | 6,5 | ||
9. Гидравлические потери, м в трубопроводе 2 | 0,81 | 3,25 | 7,31 | 13,0 | ||
10. Строим кривую потребного напора разветвленного участка, состоящего из трубопроводов 5 и 6. Для этого суммируем абсциссы кривых потребного напора (расходы) трубопроводов 5 и 6 при одинаковых ординатах (напорах).
11. Строим кривую потребного напора для участка, состоящего из трубопроводов 4, 5 и 6 путем сложения ординат характеристики трубопровода 4 (гидравлические потери) и кривой потребного напора разветвленного участка трубопроводов 5 и 6 (потребных напоров) при одинаковых абсциссах (расходы).
12. Строим кривую потребного напора для участка, состоящего из трубопроводов 3, 4, 5 и 6. С этой целью суммируем абсциссы кривых потребного напора (расходы) трубопровода 3 и разветвленного участка трубопроводов 4, 5 и 6 при одинаковых ординатах (напорах).
13. Строим суммарную кривую потребного напора разветвленного участка, состоящего из трубопроводов 2, 3, 4, 5 и 6 путем сложения ординат характеристики трубопровода 2 (гидравлические потери) и кривой потребного напора разветвленного участка трубопроводов 3, 4, 5 и 6 (потребных напоров) при одинаковых абсциссах (расходы).
14. По определенному ранее напору жидкости в узловой точке, А с помощью суммарной кривой потребного напора определяем расход жидкости в трубопроводе 2.
Напоры жидкости в узловых точках Б и В и расходы в отдельных трубопроводах рассматриваемого разветвленного участка определяем с помощью кривых потребных напоров соответствующих трубопроводов.
м; .
м;; .
м;; .
15. Находим расход жидкости в параллельно соединенных трубопроводах 7 и 8.
;
16. Рассчитываем гидравлические потери в трубопроводе 7.
Для трубопровода 7 определяем скорость движения жидкости, число, отношение, значение комплекса .
;
;
;
.
По значению комплекса устанавливаем область сопротивления. При =1049 > 500 — квадратичная зона сопротивления.
По формуле определяем коэффициент потерь на трение .
.
Определяем суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводе 7. Значение округляем до ближайшего целого значения.
;
.
Определяем гидравлические потери в трубопроводе 7
м.
17. Определяем суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводе 8. Значение округляем до ближайшего целого значения.
;
.
18. Из этого уравнения находим диаметр методом последовательных приближений: принимаем в первом приближении м, тогда
, ,, .
м.
Т. к. принимаем во втором приближении по ГОСТ 28 338–89 м.
Определяем скорость движения жидкости, число, отношение, значение комплекса .
;
;
;
;
По значению комплекса устанавливаем область сопротивления. При > 500 — доквадратичная зона сопротивления.
По формуле определяем коэффициент потерь на трение .
;
Определяем гидравлические потери в трубопроводе 8
м.
Принимаем окончательно м.
2. Расчет дополнительного контура
1. Разбиваем сложный трубопровод на 5 простых трубопроводов.
2. Рассчитываем и строим характеристики трубопроводов 9, 10, 11, 12 и 13.
Методика расчёта представлена в таблицах 4 (для трубопровода 9), 5 (для трубопровода 10), 6 (для трубопроводов 11 и 13) и 7 (для трубопровода 12).
Таблица 4 Расчет характеристики трубопровода 9
Наименование величины | Расчетная формула | Числовое значение | ||||
1. Расход жидкости , | Принимаем | 1010-3 | 2010-3 | 3010-3 | 4010-3 | |
2. Скорость движения жидкости , | 0,19 | 0,38 | 0,57 | 0,76 | ||
3. Число Рейнольдса | ||||||
4. Относительная шероховатость | ||||||
5. Комплекс | ||||||
6. Область сопротивления | Докв. | Кв. | Кв. | Кв. | ||
7. Коэффициент потерь на трение | переходная область | 0,024 | ||||
квадратичная область | 0,023 | 0,023 | 0,023 | |||
8. Суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводе 9 | 36,5 | 36,5 | 36,5 | 36,5 | ||
9. Гидравлические потери, м в трубопроводе 9 | 0,92 | 3,53 | 7,96 | 14,15 | ||
Таблица 5 Расчет характеристики трубопровода 10
Наименование величины | Расчетная формула | Числовое значение | ||||
1. Расход жидкости , | Принимаем | 1010-3 | 2010-3 | 3010-3 | 4010-3 | |
2. Скорость движения жидкости , | 0,13 | 0,26 | 0,39 | 0,51 | ||
3. Число Рейнольдса | ||||||
4. Относительная шероховатость | ||||||
5. Комплекс | ||||||
6. Область сопротивления | Докв. | Докв. | Кв. | Кв. | ||
7. Коэффициент потерь на трение | переходная область | 0,024 | 0,024 | |||
квадратичная область | 0,022 | 0,022 | ||||
8. Суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводе 10 | 42,5 | 42,5 | 42,5 | 42,5 | ||
9. Гидравлические потери, м в трубопроводе 10 | 0,397 | 1,589 | 3,3 | 5,65 | ||
Таблица 6 Расчет характеристики трубопроводов 11 и 13
Наименование величины | Расчетная формула | Числовое значение | ||||
1. Расход жидкости , | Принимаем | 1010-3 | 2010-3 | 3010-3 | 4010-3 | |
2. Скорость движения жидкости , | 0,3 | 0,59 | 0,89 | 1,19 | ||
3. Число Рейнольдса | ||||||
4. Относительная шероховатость | ||||||
5. Комплекс | ||||||
6. Область сопротивления | Докв. | Кв. | Кв. | Кв. | ||
7. Коэффициент потерь на трение | переходная область | 0,025 | ||||
квадратичная область | 0,024 | 0,024 | 0,024 | |||
8. Суммарный коэффициент местных потерь, в трубопроводе 11 в трубопроводе 13 | ||||||
9. Гидравлические потери, м в трубопроводе 11 в трубопроводе 13 | ||||||
2,65 | 9,88 | 22,49 | 40,22 | |||
1,94 | 7,25 | 16,51 | 29,52 | |||
Таблица 7 Расчет характеристики трубопровода 12
Наименование величины | Расчетная формула | Числовое значение | ||||
1. Расход жидкости , | Принимаем | 1010-3 | 2010-3 | 3010-3 | 4010-3 | |
2. Скорость движения жидкости , | 0,29 | 0,57 | 0,86 | 1,14 | ||
3. Число Рейнольдса | ||||||
4. Относительная шероховатость | ||||||
5. Комплекс | ||||||
6. Область сопротивления | Докв. | Кв. | Кв. | Кв. | ||
7. Коэффициент потерь на трение | переходная область | 0,025 | ||||
квадратичная область | 0,024 | 0,024 | 0,024 | |||
8. Суммарный коэффициент местных потерь, в трубопроводе 12 | ||||||
9. Гидравлические потери, м в трубопроводе 12 | 2,05 | 7,64 | 17,4 | 30,58 | ||
3. Для участка состоящего из трубопроводов 9 и 10, строим кривую гидравлических потерь путем сложения ординат характеристик трубопроводов 9 и 10 (гидравлические потери) при одинаковых абсциссах (расходы).
4. Для участка состоящего из трубопроводов 9, 10 и 11, строим кривую гидравлических потерь. С этой целью суммируем абсциссы кривых гидравлических потерь (расходы) трубопровода 11 и участка трубопроводов 9 и 10 при одинаковых ординатах (напорах).
5. Для участка состоящего из трубопроводов 12 и 13, строим кривую гидравлических потерь путем сложения абсцисс характеристик трубопроводов 12 и 13 (расходы) при одинаковых ординатах (гидравлические потери).
6. Находим гидравлические потери в дополнительном контуре.
м.
7.;
м.
Список используемой литературы
1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник/ Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. — М.: Машиностроение, 1982. — 423с.
2. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по проектированию/ И. В. Белянкина, В. П. Витальев, Н. К. Громов и др.; Под ред. Н. К. Громова, Е. П. Шубина. — Энергоатомиздат, 1988. — 376 с.