Гидравлические расчеты трубопроводных систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Задание на курсовую работу Вариант №14

По курсу Основы гидравлики и теплофизики

Тема курсовой работы:

Гидравлические расчеты трубопроводных систем

Студента Кудрявцева М.А.



Исходные данные: Расчет короткого трубопровода. Схема расположения трубопроводов - рис.1.1. Расход воды Q=26 л/с. Диаметры труб: d1=150 мм, d2=100 мм, d3=150 мм. Длины труб: l1=11.0 м, l2=6.0 м, l3=16.0 м. Температура воды t=20С. Коэффициент эквивалентной шероховатости стенок kэ=0,1 мм. Угол расположения наклонных участков относительно горизонтальной плоскости =30.

Рекомендуемая литература:

Сайриддинов С.Ш. Гидравлика систем водоснабжения и водоотведения: Учеб.пособие. - М.: Издательство АСВ, 2008. - 352 с.

Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ.пособие. - 8-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат,2008.-352 с.

Чугаев Р.Р. Гидравлика М.: 2008. - 670 с.

Ухин Б.В., Гусев А. А. Гидравлика ИНФРА-М.: 2010 г. - 432 с. 

Дата выдачи задания “ 26 ” марта 2014 г.

Дата представления курсовой работы руководителю “ ” марта 2014 г.

Руководитель курсовой работы.С. П. Епифанов



Содержание

Задание

Введение

Расчет короткого трубопровода

1. Расчет скоростей потоков в трубах

2. Расчет потерь напора в трубопроводе

2.1 Потери на выходе потока из бака

2.2 Потери напора в трубе 1

2.3 Потери напора на поворот

2.4 Потери напора на внезапное расширение

2.5 Потери напора в трубопроводе 2

2.6 Потери на внезапное сужение трубопровода

2.7 Потери по длине трубопровода 3

3. Суммарные потери напора

4. Определение уровня воды в напорном баке

5. Расчет и построение напорной линии

6. Расчет и построение пьезометрической линии

Заключение

Список использованной литературы



Введение

В курсовой работе требуется рассчитать задачу: расчет коротких трубопроводов.

Трубопроводные системы представляют собой объединение труб с помощью различных соединений. Они являются основой системы обеспечения населения, производства и сельского хозяйства жизненно важными продуктами: чистым воздухом, питьевой и технологической водой, высоко- и низкопотенциальным теплоносителем (теплом), газом, нефтепродуктами.

Трубопроводы делятся на короткие и длинные. К первым относятся все трубопроводы, в которых местные потери напора превышают 5…10% потерь напора по длине. К ним относят, к примеру, системы водоснабжения, водоотведения, горячего водоснабжения внутри зданий. Ко вторым относятся трубопроводы, в которых местные потери меньше 5…10% потерь напора по длине. К таким трубопроводам относятся, например, магистральные водоводы, нефтепроводы. Целью расчета короткого трубопровода может быть определение напора или давления в начале трубопровода, потерь напора или потерь давления, а также определение расхода или диаметра трубопровода при известном напоре в его начале.

Длинные трубопроводы можно разделить также на простые и сложные. Простыми называются последовательно соединенные трубопроводы одного или различных сечений, не имеющих никаких ответвлений. К сложным трубопроводам относятся системы труб с одним или несколькими ответвлениями, параллельными ветвями и т.д. К сложным относятся и так называемые кольцевые трубопроводы.



Расчет короткого трубопровода

трубопровод короткий расчет

ТРЕБУЕТСЯ:

1) определить потери напора в отдельных элементах (в трубах и местных сопротивлениях) и полную потерю напора на всем участке;

2) определить уровень воды в резервуаре;

3) рассчитать значения полных и пьезометрических напоров в точках a, b, c, e, k, m, n и построить напорную и пьезометрическую линии;

4) рассчитать и построить гидравлическую характеристику трубопровода и определить потери напора в трубопроводе при заданном расходе по найденной характеристике.

Вычисление живых сечений и средних скоростей в -ой трубе при заданном расходе , .

Используя уравнение расхода, получим:

;м2;

;м2;

; м2.

Вычисление потерь напора втрубопроводе

2.1 Определим потеринапора при выходепотокаизрезервуара на участке :

,

где ? коэффициент местного сопротивления.

2.2 Чтобы определить потери напора в первой трубе, используем формулу Дарси-Вейсбаха, где-коэффициент гидравлического трния,величина которого зависит от режима движения жидкости(числаРейнольдса):

,

Значение критерия зоны турбулентности

,

следовательно, движение происходит в квадратичной области сопротивления, и можно воспользоваться формулой Шифринсона для вычисления коэффициент гидравлического трения :

.

Тогда потери напора на участке будут равны:

.

2.3 Вычислим потери напора на внезапное расширение трубы по формуле Борда

,

или

где ? коэффициентместногосопротивления при внезапном расширении.

2.4 Определим потери напора при резком повороте второй трубы на угол 300, воспользовавшись формулой

для вычисления коэффициента сопротивленияколена круглого сечения, где ? значение коэффициента сопротивления при (для ориентировочных расчетов ). Получим

,

.

2.5 Вычислим потери напора по длине в трубе . Для этого определим число Рейнольдса

,

и значение критерия зоны турбулентности

,

следовательно, трубопровод работает в переходной области сопротивления (область частично шероховатых труб, или область доквадратичного сопротивления), поэтому для вычисления коэффициентгидравлическоготрения воспользуемся формулой Альтшуля:

.

Тогда потери напора на участке равны:

.

2.6 Вычислим потери напора при внезапном расширении на участке по формуле Борда:

,

или где ? коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении.

2.7 Вычислим потери напора при резком повороте третьей трубы на угол 300 на участке :

.



2.8 Вычислим потери напора по длине для 3-ей трубы на участке число Рейнольдса

,

, движение происходит в квадратичной области сопротивления, и можно воспользоваться формулой Шифринсона для вычисления коэффициент гидравлического трения

.

Потери напора на участке равны:

.

2.9 Определим суммарные потери напора на участке трубопровода:

3. Определение уровня воды в резервуаре

Составляем уравнение Бернулли для двух сеченийI-IиIII-III. Сечение I-Iсовпадает со свободной поверхностью в резервуаре; давление , а скорость жидкости на поверхности равна нулю, так как резервуар имеет достаточно большие размеры ипонижением уровня воды в нем можно пренебречь. Сечение III-III совпадает с выходным отверстием третьего трубопровода. Здесь , а скорость равна скорости движения жидкости в третьем трубопроводе . Плоскость сравнения проведем горизонтально через ось первого трубопровода. Полагаем , что обычно делается в практических расчетах.

Запишем уравнение Бернулли

.

Здесь , , , .

Подставляя найденные величины в уравнение Бернулли, вычисляем уровень воды в резервуаре:

,

где ? координата цента тяжести сечения III-III.

Построение напорной линии (линии полного напора)

Вычислим полные напоры в выделенных точках трубопроводов:

;

;

;

;

;

;

.

Результаты расчетов наносим на рис.2, откладывая эти величины от плоскости сравнения в соответствующих точках. Соединяя полученные точки, получим линию полного напора.

Построение пьезометрической линии

Для построения пьезометрической линии необходимо вычислить скоростные напорына каждом из участков трубопроводов:

;

;

.

Определим пьезометрические напоры в выбранных точках трубопроводов, вычитая скоростные напоры из величин полного напора в соответствующих точках:

;

;

;

;

;

;

.

Полученные точки наносятся на чертеж. Соединяя полученные точки прямыми линиями, получим пьезометрическую линию (рис.2).



Заключение

В данной курсовой работе мы должны были решить задачу: гидравлический расчет коротких трубопроводов.

В задаче были рассчитаны значения потерь напора в трубопроводах на всех участках: потери при выходе из бака, потери по длине, на внезапное расширение и на поворот. По данным расчетам построены напорная и пьезометрическая линии.

Список использованной литературы

Чугаев Р.Р. Гидравлика М.: 2008. - 670 с.

Ухин Б.В., Гусев А.А. Гидравлика ИНФРА-М.: 2010 г. - 432 с. 

Гидравлика / М.Я. Кордон, В.И. Симакин - Пенза: 2005г. - 192 с.

Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: Справ.пособие. - 8-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат,2008.-352 с.

Абрамов Н.Н., Расчет водопроводных сетей- М.:1983г. - 275с.

Сайриддинов С.Ш. Гидравлика систем водоснабжения и водоотведения: Учеб.пособие. - М.: Издательство АСВ, 2008. - 352 с.

Размещено на Allbest.ru

...