Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Определим фактическую скорость течения жидкости в трубе по формуле 1.1

Для расчета коэффициента гидравлического трения l определим критерий Рейнольдса:

(1.4)

где U – скорость движения жидкости в трубе, м/с;

d_вн – внутренний диаметр трубы, м;

n - коэффициент кинематической вязкости, м²/с

По температуре воды на участках t=12⁰C определяем из [1] коэффициент кинематической вязкости воды: n₁₂=1.246*10^-6м²/с. [2,1]

Тогда

Рассчитаем предельные числа Рейнольдса, чтобы определить формулу для определения коэффициента гидравлического трения l.

(1.5)

(1.6)

k_э – эквивалентное значение шероховатости, м;

Значения эквивалентной шероховатости k_э берем для стальных умеренно заржавленных труб ([1]): k_э=0.5мм.

Из данных вычислений видно, что Re²_пр>Re₇>Re¹_пр, следовательно, коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Альтшуля:

(1.7)

Рассчитаем падение давления на участке по формуле:

(1.8)

где l - коэффициент гидравлического трения;

x - коэффициент местного сопротивления;

g – ускорение свободного падения, м²/с;

l – геометрическая длина участка, м;

z – геометрическая высота характерного сечения, м;

Геометрическую длину участка и геометрические высоты характерных сечений берем из задания: l₇=150м, z_II=2 м, z_б=9м.

Коэффициенты местных сопротивлений из [1]:

коэффициент местного сопротивления колена на трубе с углом поворота 90⁰ и R_п=>2d x₉₀=0.5,

коэффициен т местного сопротивления линзового компенсатора x_к=2.5,

коэффициент местного сопротивления тройника: Þ x_^= 82

Получаем следующее:

В результате расчетов в данном пункте были определены следующие величины:

Таблица 1. Результаты расчетов

Скорость течения жидкости на участке U_7, м²/с	0.76
Диаметр трубопровода d_вн, м	0.259
Зависимость падение давления на участке DP₇ от расхода Q, метры перекачиваемой жидкости	-7+31.6Q²

Рассчитаем функцию DP₆ в зависимости от расхода Q_i

Q, м³		0,01	0,015	0,02	0,025	0,03	0,035	0,04
P₇_,м	-7	-0.022	-0.05	-0.088	-0.138	-0.199	-0.271	-0.354

1.2 Гидравлический расчет участка №6.

Целью данного расчета является определение скорости течения жидкости, диаметра трубопровода и падения давления на участке №6.

Для определения диаметра трубы скорость на участке №6 задана в интервале от 0.5 до 3 м/с.

Пусть U₆=0,7 м/с, тогда из формулы 1.1 определили ориентировочный диаметр трубы:

Согласно ГОСТ 8732-70 ([1]) принимаем трубу наружным диаметром d_нар=377мм. Для этой трубы принимаем толщину стенки d=9мм ([1]). Тогда внутренний диаметр трубы определим по формуле:

(1.2)

где d_нар – наружный диаметр трубы, мм;

d - толщина стенки трубы, мм.

Опред елим площадь сечения круглой трубы:

(1.3)

Где d_вн – внутренний диаметр трубы, м.

Определим фактическую скорость течения жидкости в трубе по формуле 1.1

Для расчета коэффициента гидравлического трения l определим критерий Рейнольдса по формуле 1.4.

Тогда

(1.5)

(1.6)

k_э – эквивалентное значение шероховатости, мм;

Значения эквивалентной шероховатости k_э берем для стальных умеренно заржавленных труб ([1]): k_э=0.5мм.

Видно, что Re²_пр>Re₅>Re¹_пр, следовательно, коэффициент гидравлического трения определяем по формуле 1.7:

Геометрическую длину участка и геометрические высоты характерных сечений берем из [2]: l₆=25м, z_a=28м, z_б=9м.

Коэффициенты местных сопротивлений берем из [1]:

коэффициент местного сопротивления открытой задвижки x_з=0.1,

Рассчитаем дав ление в точке Б при заданном постоянном уровне воды в напорном баке .

Получаем следующее:

1.3 Гидравлический расчет участка №5.

Целью данного расчета является определение скорости течения жидкости, диаметра трубопровода и падения давления на участке №5.

Скорость течения жидкости в трубе определяется по формуле1.1:

Скорость на четвертом участке не превышает максимально возможной (U_max=3м/с), следовательно, диаметр трубопровода оставляем тем же: d_вн=259мм.

Для расчета коэффициента гидравлического трения l определим критерий Рейнольдса по формуле 1.4.

Тогда

Геометрическую длину участка и геометрические высоты характерных сечений берем из [2]: l₅=400м, z_с=10м, z_б=9м.

Коэффициенты местных сопротивлений из [1]:

коэффиц иент местного сопротивления колена на трубе с углом поворота 90⁰ и R_п=>2d x₉₀=0.5,

коэффициент местного сопротивления линзового компенсатора x_к=2.5,

коэффициент местного сопротивления тройника: Þ x_^= 3

Рассчитаем падение давления на участке по формуле 1.8:

Получаем следующее:

В результате расчетов в данном пункте были определены следующие величины:

Таблица 3. Результаты расчетов

Скорость течения жидкости на участке U_4, м²/с	0.76
Диаметр трубопровода d_вн, м	0.259
Зависимость падение давления на участке DP₄ от расхода Q, метры перекачиваемой жидкости	1+961.706·Q²

Рассчитаем функцию DP₅ в зависимости от расхода Q_i

Q, м³		0,01	0,015	0,02	0,025	0,03	0,035	0,4
P_4,м		1,096	1,216	1,385	1,601	1,866	2,187	2,539

1.4 Гидравлический расчет участка №4.

Целью данного расчета является определение скорости течения жидкости, диаметра трубопровода и падения давления на участке №4. Скорость течения жидкости в трубе определяется по формуле1.1:

Для расчета к оэффициента гидравлического трения l определим критерий Рейнольдса по формуле 1.4.

По температуре воды на участках t=90⁰C определяем из [1] коэффициент кинематической вязкости воды: n₁₂=0,326*10^-6м²/с. [2,1]

Тогда

Видно, что Re₄больше предельных значений коэффициентов Рейнольдса, рассчитанных по формулам 1.5 и 1.6. Следовательно, четвертый участок - зона гидравлически шероховатого течения. Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Шифринсона (таблица 11 [1])

(1.9)

Геометрическую длину участка и геометрические высоты характерных сечений берем из [2]: l₄=100м, z_д=12м, z_д=9м.

Коэффициенты местных сопротивлений из [1]:

коэффициент местного сопротивления колена на трубе с углом поворота 90⁰ и R_п=>2d x₉₀=0.5,

коэффициент местного сопротивления линзового компенсатора x_к=2.5,

Рассчитаем падение давления на участке по формуле 1.8:

Получаем следующее:

В результате расчетов в данном пункте были определены следующие величины:

Таблица 4. Результаты расчетов

Скорость течения жидкости на участке U_3, м²/с	0.673
Диаметр трубопровода d_вн, м	0.259
Зависимость падение давления на участке DP₃ от расхода Q, метры перекачиваемой жидкости	-3+218,15·Q²

Рассчитаем функцию DP₃ в зависимости от расхода Q_i

Q, м³	0,0	0,005	0,01	0,015	0,02	0,025	0,03	0,035
P_3,м	-3	-2,99	-2,98	-2,95	-2,91	-2,86	-2,80	-2,73

1.5 Гидравлический расчет участка №3

Целью данного расчета является определение скорости течения жидкости, диаметра трубопров ода и падения давления на участке №3. Скорость течения жидкости в трубе определяется по формуле1.1:

Скорость на третьем участке не превышает максимально возможной (U_max=3м/с), следовательно, диаметр трубопровода оставляем тем же: d_вн=259мм.

Для расчета коэффициента гидравлического трения l определим критерий Рейнольдса по формуле 1.4.

Тогда

Re²_пр>Re₃>Re¹_пр, следовательно, коэффициент гидравлического трения определяем по формуле 1.7:

Геометрическую длину участка и геометрические высоты характерных сечений берем из [2]: l₃=600м, z_с=10м, z_д=12м.

Коэффициенты местных сопротивлений из [1]:

коэффициент местного сопротивления открытой задвижки x_з=0.1,

коэффициент местного сопротивления колена на трубе с углом поворота 90⁰ и R_п=>2d x₉₀=0.5,

коэффициент местного сопротивления линзового компенсатора x_к=2.5,

коэффициент местного сопротивл ения тройника: и Þ x_^= 4.9

Рассчитаем падение давления на участке по формуле 1.8:

Получаем следующее:

В результате расчетов в данном пункте были определены следующие величины:

Таблица 4. Результаты расчетов

Скорость течения жидкости на участке U_3, м²/с	0.673
Диаметр трубопровода d_вн, м	0.259
Зависимость падение давления на участке DP₃ от расхода Q, метры перекачиваемой жидкости	2+1455.99·Q²

Рассчитаем функцию DP₃ в зависимости от расхода Q_i

Q, м³	0,0	0,005	0,01	0,015	0,02	0,025	0,03	0,035
P_3,м		2.036	2.146	2.328	2.582	2.91	3.31	3.784

1.6 Гидравлический расчет участка №2.

Целью данного расчета является определение скорости течения жидкости, диаметра трубопровода и падения давления на участке №2.

Скорость течения жидкости в трубе определяется по формуле1.1:

Скорость на втором участке не превышает максимально возможной (U_max=3м/с), следовательно, диаметр трубопровода оставляем тем же: d_вн=259мм.

Для расчета коэффициента гидравлического трения l определим критерий Рейнольдса по формуле 1.4.

Тогда:

Видно, что Re₂больше предельных значений коэффициентов Рейнольдса, рассчитанных по формулам 1.5 и 1.6. Следовательно, четвертый участок тоже зона гидравлически шероховатого течения. Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле 1.9:

Геометрическую длину участка и геометрические высоты характерных сечений берем из [2]: l₂=300м, z_н=7,4м, z_н=10м.

Коэффициенты местных сопротивлений из [1]:

коэффициент местного сопротивления открытой задвижки x_з=0.1,

коэффициент местного сопротивления колена на трубе с углом поворота 90⁰ и R_п=>2d x₉₀=0.5,

коэффициент местного сопротивления линзового компенсатора x_к=2.5,

коэффициент местного сопротивления обратного клапана x_ок= 2,1

Рассчитаем падение давления на участке по формуле 1.8:

Получаем следующее:

В результате расчетов в данном пункте были определены следующие величины:

Таблица 5. Результаты расчетов

Скорость течения жидкости на участке U_2, м²/с	1.442
Диаметр трубопровода d_вн, м	0.259
Зависимость падение давления на участке DP₂ от расхода Q, метры перекачиваемой жидкости	2.6+860.097·Q²

Рассчитаем функцию DP₂ в зависимости от расхода Q_i

Q, м³	0,01	0,02	0,04	0,05	0,07	0,075
P_2,м	2.686	2.944	3.976	4.75	6.814	7.438

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВСАСЫВАЮЩНГО УЧАСТКА.

Целью данного расчета является определение высоты всасывания, диаметра трубы, скорости течения жидкости во всасывающем трубопроводе, потерь давления.

Особенности расчета всасывающих трубопроводов насосов обусловлены тем, что они работают под разряжением. Это может привести к возникновению кавитации, т.е. вскипанию жидкости с последующей конденсацией. Для предотвращения этого нежелательного явления опр еделяется допустимая высота всасывания во всасывающем трубопроводе.

Поэтому задаемся скоростью на всасывающем участке из интервала от 0.3 до 0.5 м/с.

Пусть U_вс=0.35м/с, тогда по формуле 1.1 определяем ориентировочный диаметр трубы:

Согласно ГОСТ 8732-70 ([1]) принимаем трубу наружным диаметром d_нар=530мм. Для этой трубы принимаем толщину стенки d=25мм ([1]). Тогда внутренний диаметр трубы определим по формуле 1.2:

Принимаем d_вн=480мм. Определим площадь сечения трубы по формуле 1.3

Определим фактическую скорость течения жидкости в трубе по формуле 1.1

Для расчета коэффициента гидравлического трения l определим критерий Рейнольдса по формуле 1.4:

Рассчитаем предельные числа Рейнольдса, чтобы определить формулу для определения коэффициента гидравлического трения l по формулам 1.5 и 1.6.

Значения эквивалентной шероховатости k_э берем для стальных умеренно заржавленных труб ([1]): k_э=0.5мм

Критерий Рейнольдса на всасывающем участке меньше второго предельного критерия Рейнольдса. Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле 1.7:

Определим падения давления на трение:

(2.1)

где l_вс - коэффициент гидравлического трения участка всасывания;

l_вс – геометрическая длина участка всасывания, м;

d_вс – внутренний диаметр трубы на всасывающем участке, м;

g – ускорение свободного падения, м²/с;

U_вс – скорость движения жидкости во всасывающей трубе, м/с.

Геометрическую длину участка всасывания берем из задания [2]: l_вс=l₁=33м.

Определим падения давления на местные сопротивления:

(2.2)

где x - коэффициент местного сопротивления;

g – ускорение свободного падения, м²/с;

U_вс – скорость движения жидкости во всасывающей трубе, м/с.

Коэффициенты местных сопротивлений для расчета линии всасывания берем минимальные. Согласно таблице 15 [1] коэффициент местного сопротивления всасывающего клапана с сеткой x_вк=2.9

Для определения высоты всасывания запишем уравнение Бернулли для вязкой жидкости (см. рис.1).
(2.3)

P_вс 2

Где P_атм – атмосферное давление, Па;

Н P_атмP_вс– давление всасывания, Па;

2 H_вс – высота всасывания, м;

1 1 DP_мс – потери давления на местные

сопротивления, м;

U – скорость жидкости в первом сечении, м/с;

Рис.1

В уравнении 2.3 DP_три DP_мсрассчитываются по формулам 2.1 и 2.2 соответственно, скорость движения жидкости во всасывающей трубе рассчитывается по формуле 1.1, плотность всасываемой жидкости берем согласно [1] при температуре всасываемой жидкости (согласно [2]). Скорость во ды в первом сечении равна нулю. Давление всасывания берем на 10% больше давления насыщения при температуре жидкости, т.е.

P_вс,t=1.1P_нас,t (2.4)

Согласно [1] при температуре жидкости t=12⁰С:

плотность r=999.1кг/м³;

давление насыщения P_нас,12=1450 Па.

Подставляя данные в формулу 2.4, получаем:

P_вс,t=1.1P_нас,t=1.1*1450=1595 Па;

Выражая высоту всасывания H_вс из формулы 2.3 и подставляя соответствующие данные, получим:

Рассчитаем падение давление на участке всасывания по формуле 1.8, учитывая что Dz_вс=H_вс

В результате расчетов в данном пункте были определены следующие величины:

Таблица 6. Результаты расчетов

Скорость течения жидкости на участке U_вс, м²/с	0.414
Диаметр трубопровода d_вн, м	0.48
Допустимая высота всасывания H_вс, м	9.993
Зависимость падения давления на участке DP_вс, метры перекачиваемой жидкости	9.993+6.815Q²

Рассчитаем функцию DP_вс в зависимости от расхода Q_i

Q, м³	0,01	0,02	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07	0,075
P_вс,м	9,994	9,996	9,999	10,004	10,01	10,018	10,026	10,031

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ В УЗЛОВЫХ ТОЧКАХ ТРУБОПРОВОДА.

Давление на выходе из насоса (согласно заданию );

Падение давления на участке №2:

Давление в точке С:

Падение давления на участке №3:

Давление в точке Д: .

Потеря давления в подогревателе:

где - плотность воды при средней температуре в подогревателе,

Давление после подогревателя

Падение давления на участке №4:

Давление у первого потребителя: .

Падение давления на участке №5:

Давление в точке Б: .

Падение давления на участке №7:

Давление у второго потребителя: .

Рассчитанное ранее давление в точке Б при заданном постоянном уровне воды в напорном баке , равно . Следовательно, для поддержания постоянного уровня воды в напорном баке необходимо увеличить потери давления на участке 6. Этого можно добиться либо установкой диафрагмы, либо увеличением степени закрытия задвижки.

4. МОЩНОСТЬ НАСОСА.

Напор, развиваемый насосом:

Мощность на валу

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В результате расчета заданной сети были определены:

1) диаметр труб трубопровода;

2) скорости движения жидкости в трубопроводе;

3) потери давления на всех участках трубопровода;

4) допустимая высота всасывания;

5) давление у потребителей;

6) мощность на валу насоса.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Учебное пособие по гидравлическому расчету трубопроводов./ Ю.М. Кулагин, Т.И. Капустина./ИЭИ., - 1976г.

2. Домашние задания по расчету водопроводов и методические указания к ним./ Ю.М. Кулагин, Т.И. Капустина./ИЭИ.,-1975г.

3. Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: Справочник/ В.И. Малюк, Л.И. Каплинский, Э.Б. Хиж и др.-3-е изд., перераб. и доп., - М.: стройиздат, 1988.

4. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – 5-е изд., перераб. – М.: Энергоиздат, 1982.

5. Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Гидрогазодинамика: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

Воспользуйтесь поиском по сайту: