МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ (МИИТ)
Институт транспортной техники и организации производства.Кафедра "Теплотехника железнодорожного транспорта"
Курсовая работа по дисциплине:
Гидрогазодинамика
"Расчет трубопровода"
Москва – 2008
Трубопровод технологической воды
Задание: для трубопровода заданной конфигурации и протяженности обеспечивающей подачу технологической воды потребителям, требуется определить:
1) Оптимальные диаметры отдельных участков трубопровода.
2) Параметры воды у потребителей (p,t).
3) Относительные потери давления от входа в трубопровод до соответствующего потребителя.
4) "Гидравлический уклон" (i) от входа в трубопровод до соответствующего потребителя.
5) Мощность (N), расходуемую на транспортировку воды к соответствующему потребителю.
Примечание:
1) Внутренний диаметр трубопровода dвн.
Принять по ГОСТУ (кратным 5 мм)
2) Колена выполнены с поворотом потока 90ْ,
радиус поворота колена R = (2-4) * dвн
3) ξ кол
= 0.5 - коэффициент местного сопротивления на колене. В качестве запорных органов используем нормальные задвижки.
4) ξ задв
= 1- коэффициент местного сопротивления на задвижке. Тройники (угольники) скомпаннованны с насадкой.
5) ξ трой
= 1.5 - коэффициент местного сопротивления на тройнике с насадкой. Падение температуры по длине трубопровода принять равными
6) Падение температуры 2 ْС на 100 метров Δtпод
= 0.02 ْС/м
Дано:
Q3
= 24 (м3
/ ч)
Q3
= Q3
/ 3600 = 0.66 * 10-2
(м3
/ c)
Q2
= 0.4* Q3
= 2.64 * 10-3
(м3
/ c)
Q1
= 0.3 * Q3 =
1.98 * 10-3
(м3
/ c)
P0
= 0.77 * 1000000 = 7.7 * 105
(Па)
t0
= 63 ْ) C)
L = 200 (м)
ρ вод
= 1000 (кг/ м3
)
g = 9.8066 (м / c2
)
Расчет:
1) Участок Задвижка:
Qобщ
= Q1
+ Q2
+Q3
= 1.122* 10-2
Pвх1
= P0
= 7.7 * 105
(Па)
t вх1
= t0
= 63 ( ْC)
t вых1
= t вх1
= 63 ( ْC)
Принимаем на первом участке
Vопт 1
= 1 (м / c)
dвн1
= = 0.115(м)
Vср1
= 4 * Qобщ
/ π * dвн1
2
= 1.155 (м / c)
t ср1
= t вх1
+ t вых1
/ 2 = 63 ( ْC)
ν1
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср1
+0.000221* t ср1
2
= 4.451 * 10-7
(м2
/ c)
Re1
= dвн1 *
Vср1
/ ν1
= 3.010 * 105
ξ задв
= 1
h1
= ξ задв *
Vср1
2
/ 2 = 6.77 * 10-1
(Дж / кг)
Pпот1
= h1 *
ρ вод
6.77 * 102
(Па)
Pвых1
= Pвх1 -
Pпот1
=7.693*105
(Па)
2) Участок Прямолинейный
Pвх2
= 7.693*105
(Па)
t вх2
= 63 ْ) C)
L = 200 (м)
t вых2
= t вх1
– L* Δtпод
= 59 ْ) C)
dвн2
= 0.115 (м)
Vср2
= 1.155 (м / c)
t ср2
= t вх2
+ t вых2
/ 2 = 61 ْ) C)
ν2
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср2
+0.000221* t ср2
2
= 4.589 * 10-7
(м2
/ c)
Re2
= dвн2 *
Vср2
/ ν2
= 2.919 * 105
Так как 107
> Re2
> 105
Расчет ведем по формуле Никурадзе
λ2
= 0.0032 + 0.221* Re2
-0.237
= 1.7 * 10-2
L = 200 (м)
h2
= (L * λ2 *
Vср2
2
) / 2 * dвн2
=19.85 (Дж / кг)
Pпот2
= h2 *
ρ вод
= 19.85* 103
(Па)
Pвых2
= Pвх2–
Pпот6
=7.496* 105
(Па)
3) Участок Тройник:
Pвх3
= 7.496* 105
(Па)
t вх3
= 59 ْ) C)
L = 200 (м)
dвн3
= 0.115 (м)
Vср3
= 1.155 (м / c)
ν3
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср3
+0.000221* t ср3
2
= 4.738 * 10-7
(м2
/ c)
Re3
= dвн3 *
Vср3
/ ν3
= 2.428 * 105
(Па)
ξ трой
= 1.5
h3
= ξ трой *
Vср3
2
/ 2 = 7.56 * 10-1
(Дж / кг)
Pпот3
= h3 *
ρ вод =
7.56 * 102
(Па)
Pвых3
= Pвх3 –
Pпот3
= 7.461* 105
(Па)
4) Участок Прямолинейный
Pвх4
= 7.461* 105
(Па)
t вх4
= 59 ْ) C)
L = 200 (м)
t вых4
= t вх4
– L* Δtпод
= 55) C)
dвн4
= 0.05 (м)
Vср4
= 1.008 (м / c)
t ср4
= t вх4
+ t вых4
/ 2 = 57) C)
ν4
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср4
+0.000221* t ср4
2
= 4.903 * 10-7
(м2
/ c)
Re4
= dвн4 *
Vср4
/ ν4
= 1.027* 105
Так как 107
> Re4
> 105
Расчет ведем по формуле Никурадзе
λ4
= 0.0032 + 0.221* Re4
-0.237
= 1.75* 10-2
L = 200 (м)
h4
= (L * λ4 *
Vср4
2
) / 2 * dвн4
= 35.56 (Дж / кг)
Pпот4
= h4 *
ρ вод
= 35.56* 103
Pвых4
= Pвх4 –
Pпот4
= 7.105 * 105
(Па)
5) Участок Задвижка
Q1
= 1.98 * 10-3
(м3
/ c)
Pвх
5
= 7.105 * 105
(Па)
t вх
5
= 55 ْ) C)
L = 200 (м)
dвн
5
= 0.05 (м)
Vср
5
= 1.004 (м / c)
ν5
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср
5
+0.000221* t ср
5
2
= 5.081 * 10-7
(м2
/ c)
Re5
= dвн
5 *
Vср
5
/ ν5
= 0,991 * 105
ξ задв
= 1
h5
= ξ задв
*
Vср
5
2
/ 2 = 5.08* 10-1
(Дж / кг)
Pпот5
= h5 *
ρ вод =
5.08 * 102
(Па)
Pвых5
= Pвх5–
Pпот5
= 7.1*105
(Па)
6) Участок Прямолинейный
Q3
= 0.66 * 10-2
(м3
/ c)
Q2
= 2.64 * 10-3
(м3
/ c)
Q = Q2
+ Q3
= 9.24 * 10 -3
(м3
/ c)
Pвх6
= Pвых3
= 7.1*105
(Па)
t вх6
= t вых3
= 59 ْ) C)
L = L/2 = 100 (м)
t вых6
= t вх6
– L* Δtпод
= 57 ْ) C)
dвн6
= = 0.105 (м)
Vср6 =
4 * Q2
+ Q3
/ π * dвн1
2
= 0.890 (м / c)
t ср6
= t вх6
+ t вых6
/ 2 = 58 ْ) C)
ν6
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср6
+0.000221* t ср6
2 =
4.813 * 10-7 (
м2
/ c)
Re6
= dвн6 *
Vср6
/ ν6
= 1.997 * 105
Так как 107
> Re2
> 105
Расчет ведем по формуле Никурадзе
λ6
= 0.0032 + 0.221* Re2
-0.237
= 1.54 * 10-2
L = 100 (м)
h6
= (L * λ6 * Vср6
2
) / 2 * dвн6
= 5.6 (Дж / кг)
Pпот6
= h6 *
ρ вод
= 5.6 * 103
(Па)
Pвых6
= Pвх6 –
Pпот6
= 7.044 * 105
(Па)
7) Колено
Pвх7
= Pвых6
= 7.044 * 105
(Па)
t вх7
= t вых6
= 57 ْ) C)
t вх7
= t вых7
= 57 ْ) C)
L = 100 (м)
t ср7
= t вх7
+ t вых7
/ 2 = 57 ( ْC)
ν7
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср7
+0.000221* t ср7
2
= 4.892 * 10-7
(м2
/ c)
Re7
= dвн7 *
Vср7
/ ν7
= 1.91. * 105
ξ задв
= 0.5
h7
= ξ задв *
Vср7
2
/ 2 = 1.98 * 10-1
(Дж / кг)
Pпот7
= h7 *
ρ вод =
1.98 * 102
(Па)
Pвых7
= Pвх7 –
Pпот7
= 7.042* 105
(Па)
8)Участок Прямолинейный
Pвх8
= Pвых7
= 7.042* 105
(Па)
t вх8
= t вых7
= 57 ْ) C)
L = 100 (м)
t вых8
= t вх8
– L* Δtпод
= 55 ْ) C)
dвн8
= 0.105 (м)
Vср8
= 0.890 (м / c)
t ср8
= t вх8
+ t вых8
/ 2 = 56 ْ) C)
ν8
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср8
+0.000221* t ср8
2
= 4.981* 10-7
(м2
/ c)
Re8
= dвн8 *
Vср8
/ ν8
= 1.876 * 105
Так как 107
> Re2
> 105
Расчет ведем по формуле Никурадзе
λ6
= 0.0032 + 0.221* Re2
-0.237
= 1.44 * 10-2
h8
= (L * λ8 * Vср8
2
) / 2 * dвн8
= 5.4 (Дж / кг)
Pпот8
= h8 *
ρ вод =
5.4 * 103
(Па)
Pвых8
= Pвх8–
Pпот8
= 6.988 * 105
(Па)
9) Колено
Pвх9
= Pвых8
= 6.988 * 105
(Па)
t вх9
= t вых8
= 55 ْ) C)
t вх9
= t вых9
= 55 ْ) C)
L = 100 (м)
dвн9
= 0.105 (м)
Vср9
= 0.890 (м / c)
t ср9
= t вх9
+ t вых9
/ 2 = 55 ( ْC)
ν9
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср9
+0.000221* t ср9
2
= 5.053 * 10-7
(м2
/ c)
Re9
= dвн9 *
Vср9
/ ν9
= 1.84 * 105
ξкол
= 0.5
h = ξ кол *
Vср9
2
/ 2 = 1.98 * 10-1
(Дж / кг)
Pпот9
= h9 *
ρ вод =
1.98 * 102
(Па)
Pвых9
= Pвх9 –
Pпот9
= 6.986 * 105
(Па)
10) Участок Прямолинейный
Pвх10
= Pвых9
= 6.986 * 105
(Па)
t вх10
= t вых9
= 55 ْ) C)
L = 100 (м)
t вых10
= t вх10
– L* Δtпод
= 53 ْ) C)
dвн10
= 0.105 (м), Vср10
= 0.890 (м / c)
t ср10
= t вх10
+ t вых10
/ 2 = 54 ْ) C)
ν10
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср8
+0.000221* t ср8
2
= 5.140 * 10-7
(м2
/ c)
Re10
= dвн8 *
Vср8
/ ν8
= 1.818 * 105
Так как 107
> Re2
> 105
Расчет ведем по формуле Никурадзе
Λ10
= 0.0032 + 0.221* Re2
-0.237
= 1.57 * 10-2
h10
= (L * λ8 * Vср8
2
) / 2 * dвн8
= 5.92 (Дж / кг)
Pпот10
= h10 *
ρ вод =
5.92 * 102
(Па)
Pвых10
= Pвх10 –
Pпот10
= 6.980* 105
(Па)
11) Участок Тройник
Pвх11
= 6.980* 105
(Па)
t вх11
= t вых11
= 53 ْ) C)
L =100 (м)
dвн11
= 0.105 (м)
Vср11
= 0.890 (м / c)
ν11
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср11
+0.000221* t ср11
2
= 5.226 * 10-7
(м2
/ c)
Re11
= dвн11 *
Vср11
/ ν11
= 1.788 * 105
(Па)
ξ трой
= 1.5
h11
= ξ трой *
Vср11
2
/ 2 = 5.94 * 10-1
(Дж / кг)
Pпот11
= h11 *
ρ вод =
5.94 * 102
(Па)
Pвых11
= Pвх11 –
Pпот11
= 6.974* 105
(Па)
12) Участок Прямолинейный
Pвх12
= Pвых11
= 6.974* 105
(Па)
t вх12
= 53 ْ) C)
L = 200 (м)
t вых12
= t вх12
– L* Δtпод
= 49 ْ) C)
dвн12
= = 0.055
Vср12
= =
4 * Q2
/ π * dвн1
2
= 1.111 (м/с)
t ср12
= t вх12
+ t вых12
/ 2 = 51 ْ) C)
ν12
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср12
+0.000221* t ср12
2
= 5.407 * 10-7
(м2
/ c)
Re12
= dвн12 *
Vср12
/ ν12
= 1.130 * 105
Так как 107
> Re2
> 105
Расчет ведем по формуле Никурадзе
λ12
= 0.0032 + 0.221* Re12
-0.237
= 1.72 * 10-2
h12
= (L * λ12 * Vср12
2
) / 2 * dвн12
= 38.60 (Дж / кг)
Pпот12
= h12 *
ρ вод =
38.60 * 102
(Па)
Pвых12
= Pвх12 –
Pпот12
= 6.935* 105
(Па)
13) Участок Задвижка:
Pвх13
= Pвых12
= 6.935* 105
(Па)
t вх13
= tвых12
= 49 ( ْC)
t вых13
= t вх13
= 49 ( ْC)
t ср13
= t вх13
+ t вых13
/ 2 = 49 ْ) C
ν13
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср13
+0.000221* t ср13
2
= 5.595 * 10-7
(м2
/ c)
Re13
= dвн13 *
Vср13
/ ν13
= 1.092 * 105
ξ задв
= 1
h13
= ξ задв *
Vср13
2
/ 2 = 6.17 * 10-1
(Дж / кг)
Pпот13
= h13 *
ρ вод =
6.17 * 102
(Па)
Pвых13
= Pвх13 -
Pпот13
= 6.928* 105
(Па)
14) Участок Прямолинейный
Pвх12
= Pвых11
= 6.928* 105
(Па)
t вх12
= t вых11
= 49 ْ) C)
L = 200 (м)
t вых12
= t вх12
– L* Δtпод
= 45 ْ) C)
dвн14
= = 0.09
Vср14
= =
4 * Q3
/ π * dвн14
2
= 1.037
t ср12
= t вх14
+ t вых14
/ 2 = 47 ْ) C)
ν14
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср14
+0.000221* t ср14
2
= 5.796 * 10-7
(м2
/ c)
Re14
= dвн12 *
Vср14
/ ν14
= 1.610 * 105
Λ14
= 0.0032 + 0.221* Re12
-0.237
= 1.6 * 10-2
h14
= (L * λ14 * Vср14
2
) / 2 * dвн14
= 19.11 (Дж / кг)
Pпот14
= h14*
ρ вод =
19.11 * 102
(Па)
Pвых12
= Pвх12 –
Pпот12
= 6.908 * 105
(Па)
15) Участок Задвижка:
Pвх15
= Pвых14
= 6.908 * 105
(Па)
t вх15
= t вых15
= 45 ( ْC)
dвн14
= 0.09
Vср14
= 1.037
t ср13
= t вх15
+ t вых15
/ 2 = 45 ْ) C
ν15
= 0.0178 * 10-4
/ 1 + 0.0337 * t ср15
+0.000221* t ср15
2
= 6.007 * 10-7
(м2
/ c)
Re15
= dвн15 *
Vср15
/ ν15
= 1.553 * 105
ξ задв
= 1
h13
= ξ задв *
Vср15
2
/ 2 = 5.37 * 10-1
(Дж / кг)
Pпот15
= h15 *
ρ вод =
5.37 * 102
(Па)
Pвых15
= Pвх15 -
Pпот15
= 6.902* 105
(Па)
Относительные потери давления у потребителей.
1 потребитель:
ΔP1пот
= Pвх1
- Pвых5
* 100/ Pвх1
= 7.7 %
Pпот15
= Pпот1
+ Pпот2
+ Pпот3
+ Pпот4
+ Pпот5
= 5.7351 * 104
(Па)
i1
= Pпот15
* 100 / 2 * g * L * ρ вод
= 1.529 %
Nтр
.13
= Qобщ
* (Pпот1
+ Pпот2
+ Pпот3
) * 10-3
= 0.238 кВт
Nтр
.35
= Q1
* (Pпот4
+ Pпот5
) * 10-3 =
0.071 кВт
Nтр
.1.
пот
= Nтр
.13
+ Nтр
.35
= 0.309 кВт
2 потребитель:
ΔP2пот
= Pвх1
- Pвых13
* 100/ Pвх
= 10.025%
Pпот113
= Pпот1
+ Pпот2
+ Pпот3
+ Pпот4
+ Pпот5
+ Pпот6
+ Pпот7
+ Pпот8
+ Pпот9
+ Pпот10
+ Pпот11
+ Pпот12
+ Pпот13
= 7.72 * 104
(Па) = 0.0772 ( МПа)