Расчет простого трубопровода
Так как полученные числа отличаются от принятых в начале расчетов (см. начало работы) более чем на 10%, то необходимо расчет провести вновь, при этом в основу расчета кладутся числа, полученные при выполнении данного этапа. 1], стр. 90 п.2, где ?5 = 0,73 · A· B·C, A— функция угла поворота Q, при Q = 90?, A=1; B— функция относительного радиуса кривизны (R0 /d) по таблице B= 0,21; C — функция формы… Читать ещё >
Расчет простого трубопровода (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Разбиение трубопровода на линейные участки
На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается предложенная схема трубопровода с указанием всех его геометрических размеров.
В гидравлической системе следует определить расход жидкости, если давление в емкости и, а высота уровня жидкости — .
Запорный вентиль открыт полностью. Трубы стальные, новые.
Исходные данные
Pм | H0 | h | d | l1 | l2 | D | L1 | L2 | dc | R | t | жидкость | |
кг/см2 | м | м | м | м | м | м | м | м | м | м | °С | ||
4,3 | 5,2 | 3,5 | 0,15 | 0,20 | 0,08 | 0,20 | керосин | ||||||
На милиметровой бумаге вычерчиваем схему трубопровода с указанием всех его геометрических размеров.
Весь трубопровод условно разбивается на 7 линейных участков, границами которых служат местные сопротивления. Каждому линейному участку и каждому местному сопротивлению присваивается порядковый номер, при этом местному сопротивлению присваивается тот же порядковый номер, что и линейному участку, который оно ограничивает снизу по потоку. Местному сопротивлению «вход в трубопровод из резервуара» порядковый номер не присваивается, а значение коэффициента местного сопротивления для него суммируется со значением коэффициента местного сопротивления, имеющего порядковый номер 1, и в дальнейшем это суммарное значение используется в расчетах, как .
Определение режима движения жидкости в трубопроводе
Определяем режим движения жидкости в трубопроводе путем сравнения располагаемого напора Н с его критическим значением Нкр. Располагаемый напор определяется по формуле:
где Н0 = 5,2 м;
Pм = 4,3 кг/см2;
? = ?· g;
?керосина = 780 кг/м3 [1], стр.10;
g = 9,81;
м, Формулу для получения критического напора, соответствующего переходу от ламинарного режима движения жидкости к турбулентному можно получить, воспользовавшись формулой для определения потерь напора на трение при ламинарном движении:
где .
Имея в виду, что критический напор Hкр соответствует критической скорости кр, подставим значение кр, выраженное через критическое значение числа Reкр,
и получим выражение для критического напора:
Значение можно принимать равным 2320. при t=200C стр. 16.
Найдем Hкр для всех участков:
м
м
м
м
м
м
м Очевидно, что на всех участках наблюдается турбулентный режим движения, так как
Определение значений числа Рейнольдса, значений коэффициентов гидравлического трения и местного сопротивления
Задаемся определенным значением числа Re. В случае турбулентного режима, каковой имеет место целесообразно принимать значения
где di — диаметр трубопровода на рассматриваемом участке,
?э — абсолютная величина эквивалентной равномерно-зернистой шероховатости.
?э = 0,5 м стр. 72 для трубы вида: стальная сварная новая чистая Участок 1: ;
Участок 2: ;
Участок3: ;
Участок 4: ;
Участок 5: ;
Участок 6: ;
Участок 7: .
В соответствии с принятыми значениями числа Re для каждого линейного участка трубопровода определяем значение коэффициентов гидравлического трения ?i и для каждого местного сопротивления — значение коэффициента местного сопротивления .
Находим для каждого местного сопротивления — значение коэффициента местного сопротивления
[1], стр. 86 п.1;
[1], стр. 94;
[1], стр. 90 п.1а;
[1], стр. 90 п.1а;
[1], стр. 88;
[1], стр. 90 п.2, где ?5 = 0,73 · A· B·C, A— функция угла поворота Q, при Q = 90?, A=1; B— функция относительного радиуса кривизны (R0 /d) по таблице B= 0,21; C — функция формы поперечного сечения трубы, C= 1 для круглого сечения;
[1], стр. 90 п.2, где ?5 = 0,73 · A· B·C, A— функция угла поворота Q, при Q = 90?, A=1; B— функция относительного радиуса кривизны (R0 /d) по таблице B= 0,21; C — функция формы поперечного сечения трубы, C= 1 для круглого сечения; [1], стр. 89 п.2.
Определение скорости истечения жидкости из трубопровода
трубопровод жидкость гидравлическое трение Подставляем значения коэффициентов гидравлического трения и коэффициентов местного сопротивления в формулу, для определения значения скорости истечения жидкости из трубопровода:
гдекоэффициент Кориолиса для турбулентного режима.
2· g·H = 2· 9,81·10,819= 212,269
;
;
;
;
;
;
м/с Определяем значение расхода:
Определение значений скоростей на всех линейных участках трубопровода и значений числа Рейнольдса. Повторный расчет
По найденному значению расхода определяем значение скоростей на всех линейных участках трубопровода и по ним — значения чисел Rei для каждого участка.
Если, тогда
;
;
;
;
;
;
;
Определяем число :
;
;
;
;
;
;
;
Так как полученные числа отличаются от принятых в начале расчетов (см. начало работы) более чем на 10%, то необходимо расчет провести вновь, при этом в основу расчета кладутся числа, полученные при выполнении данного этапа.
Значения коэффициентов местного сопротивления ?i :
[1], стр. 86 п.1;
[1], стр. 94;
[1], стр. 90 п.1а;
[1], стр. 90 п.1а;
[1], стр. 88;
[1], стр. 90 п.2, где ?5 = 0,73 · A· B·C, A— функция угла поворота Q, при Q = 90?, A=1; B— функция относительного радиуса кривизны (R0 /d) по таблице B= 0,21; C — функция формы поперечного сечения трубы, C= 1 для круглого сечения;
[1], стр. 90 п.2, где ?5 = 0,73 · A· B·C, A— функция угла поворота Q, при Q = 90?, A=1; B— функция относительного радиуса кривизны (R0 /d) по таблице B= 0,21; C — функция формы поперечного сечения трубы, C= 1 для круглого сечения; [1], стр. 89 п.2.
Определяем скорость истечения жидкости из трубопровода:
гдекоэффициент Кориолиса для турбулентного режима.
2· g·H = 2· 9,81·12,69 512 817= 249,784 147
;
;
;
;
;
;
м/с тогда расход равен:
.
Определяем значения скоростей на всех линейных участках трубопровода, зная что, тогда
;
;
;
;
;
;
.
Определяем число :
;
;
;
;
;
;
.
Разность в значениях составляет менее 10% следовательно можно проводить дальнейшие расчеты.
Определение истинных значений коэффициентов гидравлического трения
Определение скоростных напоров на всех линейных участках трубопровода
Определяем скоростные напоры на всех линейных участках трубопровода по формуле:
— для турбулентного режима.
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
Определение потерь напора на трение
Определяем потери напора на трение для всех линейных участков трубопровода по формуле:
м;
м;
м;
м;
м;
м;
м;
Определение потерь напора на местных сопротивлениях
Определяем потери напора на местные сопротивления по формуле:
;
м ;
м ;
м ;
м ;
м ;
м ;
м ;
Проверка произведенных расчетов. Проводим проверку проведенных расчетов по формуле
;
;
H=12,69 512 817м — значение, полученное в начале расчетов,
Hпр=12,69 794 375м — значение, полученное по результатам проверки,
Hпр- H=12,69 794 375м- 12,69 512 817м= 0,281 558 м, следовательно, расчеты произведены верно.
Ошибка расчетов составляет:
что подтверждает верность произведенных расчетов
Построение диаграммы уравнения Бернулли
На миллиметровой бумаге строим напорную и пьезометрическую линии (диаграмму уравнения Бернулли).
Линия напора (удельной механической энергии потока) строится путем последовательного вычитания потерь, нарастающих вдоль потока, из начального напора потока (заданного пьезометрическим уравнением в витающем резервуаре). Пьезометрическая линия (дающая изменение гидростатического напора потока) строится путем вычитания скоростного напора в каждом сечении из полного напора потока.
Величина пьезометрического напора в каждом сечении определяется на графике заглублением центра сечения под пьезометрической линией;
Величина скоростного напора — вертикальным расстоянием между пьезометрической линией и линией полного напора.
Заключение
В ходе курсовой работы произведен гидравлический расчёт простого трубопровода заданной геометрии.
Рассчитаны потери напора на трение и местные сопротивления, скоростные напоры на всех линейных участках трубопровода. По расчетным данным построена диаграмма уравнения Бернулли.
Произведенная проверка показала, что все расчеты выполнены верно, о чем свидетельствует погрешность в 0,22 173 511%.