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:
Напор жидкости на выходе из насоса, Н=60, м.
Подача насоса Q=60, л/c.
Длина участков трубопроводов
, , , , ,
, , , , , , , , км.
Диаметр участков трубопровода
, , , , , , , , , , м.
Геометрическая высота конечного сечения участков трубопровода
, , , м.
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 .
Расчет сложного трубопровода
Разбиваем сложный трубопровод на 8 простых трубопроводов.
Для трубопровода 1 определяем скорость движения жидкости ,число , отношение , значение комплекса
.
м/c;
;
;
.
По значению комплекса устанавливаем область сопротивления. При
- квадратичная зона сопротивления.
По формуле определяем коэффициент потерь на трение .
.
Находим суммарный коэффициент местных потерь в трубопроводе 1. . Значение округляем до ближайшего целого значения.
;
.
Определяем гидравлические потери в трубопроводе 1
.
Напор жидкости в узловой точке А находим как
м.
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 |
5Ч10-3 |
10Ч10-3 |
15Ч10-3 |
20Ч10-3 |
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 |
10Ч10-3 |
20Ч10-3 |
30Ч10-3 |
40Ч10-3 |
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 |
15Ч10-3 |
30Ч10-3 |
45Ч10-3 |
60Ч10-3 |
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.
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 |
10Ч10-3 |
20Ч10-3 |
30Ч10-3 |
40Ч10-3 |
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 |
10Ч10-3 |
20Ч10-3 |
30Ч10-3 |
40Ч10-3 |
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 |
10Ч10-3 |
20Ч10-3 |
30Ч10-3 |
40Ч10-3 |
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 |
10Ч10-3 |
20Ч10-3 |
30Ч10-3 |
40Ч10-3 |
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.