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 опред
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.