Реферат: Гидравлика трубопроводных систем

Содержание

Введение

Задание

Расчет сложного трубопровода

Расчет дополнительного контура

Список используемой литературы

Введение

Простым трубопроводомназывают трубопровод без ответвлений.

Сложный трубопровод вобщем случае представляет собой совокупность последовательных, параллельныхсоединений простых трубопроводов и их разветвлений.

Разветвленнымтрубопроводом называется совокупность нескольких простых трубопроводов, имеющиходно общее сечение – место разветвления (или смыкания) труб. Жидкость движетсяпо трубопроводу в результате того, что его энергия в начале трубопроводабольше, чем в конце.

Одной из основных задачпо расчету разветвленного трубопровода является следующая: известен потребныйнапор в узловом сечении А, все размеры ветвей, давления в конечных сечениях ивсе местные сопротивления; определить расход в сечении А и расходы в отдельныхтрубопроводах. Возможны и другие варианты постановки задачи, решаемой с помощьюсистемы уравнений и кривых потребного напора.

Расчет сложныхтрубопроводов часто выполняется графоаналитическим способом, т. е. сприменением кривых потребного напора или характеристик трубопроводов. Характеристикойтрубопровода называется зависимость гидравлических потерь в трубопроводе отрасхода

Задание

Определить расходы воды вветвях разветвленного трубопровода (без дополнительного контура), напоры вузловых точках А, Б, В и диаметр участка 8 при следующих исходных данных:

1.        Напор жидкостина выходе из насоса, Н=60, м.

2.        Подача насосаQ=60, л/c.

3.        Длинаучастков трубопроводов

/>, />,/>, />, />,

/>, />,/>, />, />, />, />, />, км.

4.        Диаметручастков трубопровода

/>, />,/>/>/>, />, />, />, />, />, />, />, м.

5.        Геометрическаявысота конечного сечения участков трубопровода

/>, />,/>, м.

6.        Давление навыходе из участков трубопровода

/>, />,/>, МПа.

Каким должен быть напорнасоса дополнительного контура, если трубопровод 1 закрыт, движение водыпроисходит по дополнительному контуру, расходы воды в трубопроводах 3, 5, 6остались прежними?

При расчете принятьрасходы воды />, температуру воды, равной80/> (/>/>), эквивалентнуюшероховатость трубопроводов/>м икоэффициент сопротивления задвижки />. кромезадвижек, указанных на схеме сети, на каждые 200 м трубопроводов в среднемустановлено по одному сальниковому компенсатору и сварному колену с суммарнымкоэффициентом сопротивления />.

1.        Расчет сложного трубопровода

1.        Разбиваемсложный трубопровод на 8 простых трубопроводов.

2.        Длятрубопровода 1 определяем скорость движения жидкости />, число />, отношение />, значение комплекса

/>.

/> м/c;

/>;

/>;

/>.

3.        По значениюкомплекса /> устанавливаем областьсопротивления. При

/>

— квадратичная зонасопротивления.

4.        По формуле /> определяем коэффициентпотерь на трение />.

/>.

5.        Находимсуммарный коэффициент местных потерь /> втрубопроводе 1. />. Значение /> округляем до ближайшегоцелого значения.

/>;

/>.

6.        Определяемгидравлические потери в трубопроводе 1

/>.

7.        Напоржидкости в узловой точке А находим как />

/>м.

8.        Рассчитываеми строим кривые потребного напора трубопроводов 3, 5,6

/>.

Методика расчета представленав таблице 1.

Таблица 1 Расчет кривыхпотребного напора трубопроводов 3, 5, 6

Наименование величины Расчетная формула Числовое значение

1. Расход жидкости />, />

Принимаем

5×10-3

10×10-3

15×10-3

20×10-3

2. Скорость движения жидкости />, />

/>

0,28 0,57 0,85 1,13 3. Число Рейнольдса

/>

116068 234246 349315 464384 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 строимхарактеристики 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 кривуюпотребного напора разветвленного участка, состоящего из трубопроводов 5 и 6.Для этого суммируем абсциссы кривых потребного напора (расходы />) трубопроводов 5 и 6 приодинаковых ординатах (напорах />).

11. Строим кривуюпотребного напора для участка, состоящего из трубопроводов 4, 5 и 6 путемсложения ординат характеристики трубопровода 4 (гидравлические потери />) и кривой потребногонапора разветвленного участка трубопроводов 5 и 6 (потребных напоров />) при одинаковых абсциссах(расходы />).

12. Строим кривуюпотребного напора для участка, состоящего из трубопроводов 3, 4, 5 и 6. С этойцелью суммируем абсциссы кривых потребного напора (расходы />) трубопровода 3 иразветвленного участка трубопроводов 4, 5 и 6 при одинаковых ординатах (напорах/>).

13. Строим суммарнуюкривую потребного напора разветвленного участка, состоящего из трубопроводов 2,3, 4, 5 и 6 путем сложения ординат характеристики трубопровода 2(гидравлические потери />) и кривойпотребного напора разветвленного участка трубопроводов 3, 4, 5 и 6 (потребныхнапоров />) при одинаковых абсциссах(расходы />).

14. По определенномуранее напору жидкости в узловой точке А с помощью суммарной кривой потребногонапора определяем расход жидкости в трубопроводе 2.

Напоры жидкости в узловыхточках Б и В и расходы в отдельных трубопроводах рассматриваемогоразветвленного участка определяем с помощью кривых потребных напоровсоответствующих трубопроводов.

/> м; />/>.

/> м; /> />; /> />.

/> м; /> />;         /> />.

15. Находим расходжидкости в параллельно соединенных трубопроводах 7 и 8.

/> />;

16. Рассчитываемгидравлические потери в трубопроводе 7.

Для трубопровода 7определяем скорость движения жидкости />, число/>, отношение />, значение комплекса />.

/> />;

/>;

/>;

/>.

По значению комплекса /> устанавливаем областьсопротивления. При />=1049 > 500 — квадратичнаязона сопротивления.

По формуле /> определяем коэффициентпотерь на трение />.

/>.

Определяем суммарныйкоэффициент местных потерь в трубопроводе 7. Значение /> округляем до ближайшего целогозначения.

/>;

/>.

Определяем гидравлическиепотери в трубопроводе 7

/> м.

17. Определяем суммарныйкоэффициент местных потерь в трубопроводе 8. Значение />округляем до ближайшегоцелого значения.

/>;

/>.

18. Из этого уравнениянаходим диаметр методом последовательных приближений: принимаем в первомприближении /> м, тогда

/>, />,/>, />, />.

/> м.

Т. к. />принимаем во второмприближении /> по ГОСТ 28338-89 /> м.

Определяем скоростьдвижения жидкости />, число />, отношение />, значение комплекса />.

/> />;

/>;

/>;

/>;

По значению комплекса /> устанавливаем областьсопротивления. При /> > 500 — доквадратичнаязона сопротивления.

По формуле /> определяем коэффициентпотерь на трение />.

/>;

Определяем гидравлическиепотери в трубопроводе 8

/> м.

Принимаем окончательно /> м.

2.        Расчетдополнительного контура

1. Разбиваем сложныйтрубопровод на 5 простых трубопроводов.

2. Рассчитываем и строимхарактеристики трубопроводов 9, 10, 11, 12 и 13.

Методика расчётапредставлена в таблицах 4 (для трубопровода 9), 5 (для трубопровода 10), 6 (длятрубопроводов 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 Расчетхарактеристики 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 состоящегоиз трубопроводов 9 и 10, строим кривую гидравлических потерь путем сложенияординат характеристик трубопроводов 9 и 10 (гидравлические потери />) при одинаковых абсциссах(расходы />).

4. Для участка состоящегоиз трубопроводов 9, 10 и 11, строим кривую гидравлических потерь. С этой цельюсуммируем абсциссы кривых гидравлических потерь (расходы />) трубопровода 11 и участкатрубопроводов 9 и 10 при одинаковых ординатах (напорах/>).

5. Для участка состоящегоиз трубопроводов 12 и 13, строим кривую гидравлических потерь путем сложенияабсцисс характеристик трубопроводов 12 и 13 (расходы />) при одинаковых ординатах(гидравлические потери />).

6. Находим гидравлическиепотери в дополнительном контуре.

/>м.

7./>;

/> м.

Список используемойлитературы

1. Гидравлика, гидромашины игидроприводы: Учебник/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. – М.:Машиностроение, 1982. – 423с.

2. Водяные тепловые сети: Справочноепособие 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.