Контрольная работа: Гидравлика трубопроводных систем
Контрольная работа: Гидравлика трубопроводных систем
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 |
0 |
5×10-3
|
10×10-3
|
15×10-3
|
20×10-3
|
2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0 |
0,28 |
0,57 |
0,85 |
1,13 |
3. Число Рейнольдса |
|
0 |
116068 |
234246 |
349315 |
464384 |
4. Относительная шероховатость |
|
|
5. Комплекс
|
|
0 |
38,7 |
77,3 |
116,3 |
154,6 |
6. Область сопротивления |
- |
- |
Докв. |
Кв. |
Кв. |
Кв. |
7. Коэффициент потерь на трение
|
|
0 |
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 |
0,35 |
1,358 |
2,86 |
5,3 |
0 |
0,27 |
1,06 |
2,25 |
4,18 |
0 |
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 |
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,30 |
0,59 |
0,89 |
1,19 |
3. Число Рейнольдса |
|
170137 |
334603 |
504740 |
674877 |
4. Относительная шероховатость |
|
|
5. Комплекс
|
|
411 |
809,7 |
1221,5 |
1633 |
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 |
15×10-3
|
30×10-3
|
45×10-3
|
60×10-3
|
2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,43 |
0,86 |
1,29 |
1,72 |
3. Число Рейнольдса |
|
248575 |
497151 |
745726 |
994361 |
4. Относительная шероховатость |
|
|
5. Комплекс
|
|
589 |
1178 |
1767 |
2356 |
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 28338-89 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 |
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,19 |
0,38 |
0,57 |
0,76 |
3. Число Рейнольдса |
|
134822 |
269644 |
404466 |
539288 |
4. Относительная шероховатость |
|
|
5. Комплекс
|
|
260 |
521 |
781 |
1041 |
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 |
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,13 |
0,26 |
0,39 |
0,51 |
3. Число Рейнольдса |
|
112192 |
224384 |
336575 |
440137 |
4. Относительная шероховатость |
|
|
5. Комплекс
|
|
178 |
356 |
534 |
699 |
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 |
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,3 |
0,59 |
0,89 |
1,19 |
3. Число Рейнольдса |
|
170137 |
334603 |
504740 |
674877 |
4. Относительная шероховатость |
|
|
5. Комплекс
|
|
411 |
808 |
1219 |
1630 |
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
|
|
|
35 |
26 |
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 |
10×10-3
|
20×10-3
|
30×10-3
|
40×10-3
|
2. Скорость движения жидкости ,
|
|
0,29 |
0,57 |
0,86 |
1,14 |
3. Число Рейнольдса |
|
167644 |
329507 |
497151 |
659014 |
4. Относительная шероховатость |
|
|
5. Комплекс
|
|
397 |
781 |
1178 |
1562 |
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
|
|
29 |
29 |
29 |
29 |
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.