Расчет трубопровода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Сибирский федеральный университет"

Институт горного дела, геологии и геотехнологий

Кафедра ГМиК

Курсовая работа

на тему: "Расчет трубопровода"

Красноярск - 2014

Введение

Первоочередной задачей при проектировании водоводов и водопроводной сети является трассирование, т. е. начертание линий трубопроводов в плане. Трассирование производят исходя из условия обеспечения достаточной надежности при наименьшей стоимости строительства, учитывая при этом расположение источника водоснабжения и потребителей, рельеф местности, расположение улиц, парков, наличие естественных и искусственных препятствий для прокладки труб (река, овраги, дороги и др.).

Трассировка водоводов производится на топографических картах местности по кратчайшему расстоянию, с обходом естественных препятствий. Водоводы выполняются из двух и более ниток трубопроводов, укладываемых параллельно друг другу с переключениями между ними.

Водопроводную сеть принято разделять на магистральные и распределительные линии. Магистральные линии служат преимущественно для транспортировки и распределения воды по территории, снабжаемого водой объекта, а распределительные линии для раздачи воды потребителям через вводы в здания, водоразборные краны, колонки. При гидравлическом расчете водопроводной сети благоустроенных населенных пунктов обычно рассматривают только магистральные линии.

По начертанию в плане различают тупиковую сеть, допускающую транспортировку воды к потребителю по единственному направлению, и кольцевую сеть, имеющую параллельные магистрали и перемычки (рис. 1.4).

В кольцевой сети при наличии параллельных магистралей в случае аварии подача воды прекращается только потребителям, питающимся непосредственно из поврежденного участка. В тупиковой сети авария на участке вызывает прекращение подачи воды всем потребителям, отбирающим воду из последующих участков данного направления.

Рис. 1.4. Типы водопроводных сетей: а - тупиковая сеть; б - кольцевая сеть

По этой причине водопроводные сети следует трассировать по кольцевой схеме, используя следующие рекомендации:

· первоначально проектируют минимум две-три главных магистрали, направленных по кратчайшему расстоянию от точки присоединения водовода к наиболее крупным потребителям. Рекомендуемое расстояние между такими параллельными магистралями 300-600 м;

· для перераспределения расходов воды при изменении режимов водоразбора и при авариях магистрали соединяются перемычками через 500-800 м;

· трубопроводы стремятся прокладывать вдоль проезжих частей по возвышенным участкам местности;

· магистральную сеть располагают равномерно по всей территории снабжаемого водой населенного пункта, увязывая ее размещение с другими коммуникациями и сооружениями;

· железные и автомобильные дороги трубопроводы должны пересекать под углом близким к прямому;

· линии трубопроводов, идущие вдоль станционных путей, прокладываются в стороне с учетом возможного развития станции;

· водонапорную башню следует располагать в наиболее высокой точке сети по возможности близко к крупнейшему потребителю.

Целью гидравлического расчета является определение потокораспределения в водопроводной сети для назначения диаметров трубопроводов и нахождение потерь напора на участках сети с целью дальнейшего расчета требуемого напора на входе в сеть для определения высоты водонапорной башни и подбора насосного оборудования.

Гидравлический расчет водопроводной сети выполняется в час максимального водопотребления.

Расчет водопроводной сети начинается с определения удельного путевого расхода, л/(сЧм), где - максимальный часовой расход воды на хозяйственно-питьевые нужды, м 3/ч; - суммарная приведенная длина всех участков сети, м, участки, идущие по незастроенной территории не учитываются, а при односторонней застройке приведенная длина участка учитывается с коэффициентом 0,5.

Затем определяются путевые расходы, л/с, для всех участков сети.

Расчет путевых расходов выполняется в табличном виде (см. пример 2, табл. 1.3).

Найденные путевые расходы приводятся к узловым расходам. Узловой расход, л/с, равен сумме полусуммы путевых расходов, прилегающих к узлу, и сумме сосредоточенных расходов, расположенных в данном узле.

Расчет узловых расходов также удобно выполнять в табличном виде (см. пример 2, табл. 1.4).

Если расчет выполнен верно, то сумма узловых расходов должна равняться сумме подачи воды насосами в водопроводную сеть и расхода воды из бака водонапорной башни.

После нахождения узловых расходов выполняется предварительное потокораспределение. По участкам сети распределяются расходы так, чтобы выполнялось условие - сумма притоков в узел должна равняться сумме расходов, вытекающих из узла, т. е. = 0 (аналог первого закона Кирхгофа).

Диаметры трубопроводов назначаются по предельным расходам (прил. 7). Минимальный диаметр трубопроводов водопроводной сети следует принимать не менее 100 мм.

После выполнения предварительного потокораспределения проверяется выполнение условия - равенства нулю суммы потерь напора в кольце, (аналог второго закона Кирхгофа) при этом учитываются знаки потерь напора. Если направление движения воды на участке происходит по часовой стрелке, то такие потери напора являются "положительными", если против, то "отрицательными". Расчет выполняется в табличном виде (см. пример 2, табл. 1.5).

Как правило, условие равенства нулю суммы потерь напора в кольце не выполняется. Поэтому сеть приходится "увязывать". Для этого рас­ходы корректируются на величину Dq, л/с, со знаком, противоположным знаку невязки, где Dh - невязка потерь напора в кольце, м; S - гидравлическое сопротивление участка, с 2 м/л 2; q - расход воды, проходящей по участку, л/с.

Определяются потери напора, м.

Находится гидравлическое сопротивление по формуле, где A - удельное гидравлическое сопротивление трубопровода, с 2/м 6, принимаемое по прил. 7; L - длина участка, м; K - коэффициент, учитывающий неквадратичность зависимости потерь напора от средней скорости движения воды, назначается по прил. 8.

Скорость движения воды в трубопроводах, м/с, может быть определена по таблицам Шевелева [4] либо по формуле, где dр - расчетный внутренний диаметр трубопровода, м, определяется по прил. 7.

Исходные данные:

Данная водопроводная сеть является тупиковой.

Магистралью в данном случае будет участок 1-4.

Диаметр магистрали 300 мм.

Диаметры и расходы тупиковых участков необходимо определить.

Выполнить:

- расчет расходов на всех участках трубопроводов;

- найти потери напора на трение на каждом участке;

- определить требуемую высоту водонапорной башни;

- определить пьезометрический напор в узлах тупиковой сети;

- определить допустимые потери напора в ответвлениях.



Расчетная часть

Рассчитываем расход для всех участков трубопровода:

= ++ + + = 12 + 17 + 16 + 14 + 6 = 65 л/с

=+ + + = 17 + 16 + 14 + 6 = 53 л/с

== 17 л/с

== 12 л/с

= ++= 16 + 14 + 6 = 36 л/с

=+= 16 + 14 = 30 л/с

== 6 л/с

== 14 л/с

== 16 л/с.

Из приложения 7 определяем диаметры участков магистрали и расходные характеристики:

=65 л/с d=300 K=1120,6

=53 л/с d=300 K=1120,6

=17 л/с d=200 K=383,7.

Определяем, на участках магистрали, потери напора на трение:

= x = x = 0,84 м

= x = x = 0,67 м

= x = x = 2,15 м.

Определяем полные потери на участках магистрали:

= 1,05= 1,05 x 0,84 = 0,88

= 1,05= 1,05 x 0,67 = 0,7

= 1,05= 1,05 x 2,15 = 2,25.

Определяем высоту водонапорной башни. Для этого составим уравнение Бернулли:

,

где , т.к. горизонтальный трубопровод.

= + = 12 + 0,88 + 0,7 + 2,25 = 15,83 м

Принимаем высоту башни 16 м.

Определяем пьезометрический напор в пунктах магистрали:

= 16 м

= 16-0,88 = 15,12

= 15,12-0,7 = 14,42

= 14,42-2,25 = 12,17.

Расчет простого ответвления 2-5.

Определяем допустимые полные потери напора и по длине:

= = 15,12-12 = 3,12 м

= 0,95= 0,95 х 3,12 = 2,96 м.

Гидравлический уклон:

= = = 0,00988.

Определяем требуемую расходную характеристику для участка 2-5:

= = = 120,7.

Из приложения 7 определяем диаметр участка 2-5:

= 179,4 > 120,7 d=150.

Определяем фактические потери на трение на участке 2-5:

= x = x = 1,34 м

= 1,05= 1,05 x 1,34 = 1,4 м.

Расчет сложного ответвления 3-8.

Определяем допустимые полные потери напора и по длине:

= = 14,42-12 = 2,42 м

= 0,95= 0,95 х 2,42 = 2,29 м.

Средний гидравлический уклон:

= = = 0,00458.

Определяем требуемые расходные характеристики для участков 3-6 и 6-8:

= = = 531,9

= = = 88,6.

Из приложения 7 определяем диаметры участков 3-6 и 6-8:

= 692,1 > 531,9 d=250

= 110,8 > 88,6 d=125.

Определяем фактические потери на трение на участках 3-6 и 6-8:

= x = x = 0,81 м

= x = x = 0,58 м

= 1,05= 1,05 x 0,81 = 0,85 м

= 1,05= 1,05 x 0,58 = 0,6 м.

Определяем пьезометрический напор в узлах 6 и 8:

= = 14,42-0,85 = 13,57

= = 13,57-0,6 = 12,97

Расчет сложного ответвления 6-10.

Определяем допустимые полные потери напора и по длине:

= = 13,57-12 = 1,57 м

= 0,95= 0,95 х 1,57 = 1,49 м.

Средний гидравлический уклон:

= = = 0,00248.

Определяем требуемые расходные характеристики для участков 6-7 и 7-10: водопроводная гидравлический расчет потокораспределение

= = = 602,4

= = = 321,2.

Из приложения 7 определяем диаметры участков 6-7 и 7-10:

= 692,1 > 602,4 d=250

= 383,7 > 321,2 d=200.

Определяем фактические потери на трение на участках 6-7 и 7-10:

= x = x = 0,56 м

= x = x = 0,52 м

= 1,05= 1,05 x 0,56 = 0,58 м

= 1,05= 1,05 x 0,52 = 0,54 м.

Определяем пьезометрический напор в узлах 7 и 10:

= = 13,57-0,58 = 12,99

= = 12,99-0,54 = 12,45.

Расчет простого ответвления 7-9.

Определяем допустимые полные потери напора и по длине:

= = 12,99-12 = 0,99 м

= 0,95= 0,95 х 0,99 = 0,94 м.

Гидравлический уклон:

i = = = 0,0047.

Определяем требуемую расходную характеристику для участка 7-9:

= = = 204,2.

Из приложения 7 определяем диаметр участка 7-9:

= 383,7 > 204,2 d=200.

Определяем фактические потери на трение на участке 7-9:

= x = x = 0,26 м

= 1,05= 1,05 x 0,26 = 0,27 м.

Определяем пьезометрический напор в узле 9:

= = 12,99-0,27 = 12,72.

В результате выполненных расчетов были определены диаметры трубопровода, высота требуемой водонапорной башни, расходы всех участков магистрали, потери по длине на всех участках магистрали и пьезометрический напор в промежуточных и тупиковых узлах.



Список использованных источников

1. Большаков В.А., Попов В.Н. Гидравлика. Общий курс. - К.: Высшая школа, Головное изд-во, 1989.

2. Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Под ред. Б.Б. Некрасова. - Минск: Высшая школа, 1985.

3. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М. Башта, С.С. Руднев,

4. Б.Б. Некрасов и др. - М: Машиностроение, 1982.

5. Калекин А.А. Выбор центробежного насоса. - Орел, 2002.

Размещено на Allbest.ru

...