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	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.

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	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.