Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование и гидравлический расчет сети трубопроводов циркуляционного насоса

ЗАДАНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Получить расчетные зависимости для самотечного, всасывающего и сифонного трубопроводов, используя уравнение Бернулли и расхода, а также гидравлический расчет всех участков и элементов сети циркуляционных насосов. Построить напорные и пьезометрические линии для самотечного и сбросного трубопровода. Исходные данные представлены в таблице 1.

Схема:

Рисунок 1 - Схема сети трубопроводов

ВВЕДЕНИЕ

Гидравлический расчет трубопроводов заключает в себе получение расчетных зависимостей для самотечного, всасывающего, нагнетательного, сифонного и сбросного трубопровода. В данной курсовой работе будут использоваться следующие законы гидрогазодинамики: уравнение Бернулли и уравнение расхода. Таким образом, с помощью гидравлического расчета трубопроводов определяют характеристики трубопроводов (диаметр труб, отметки уровней, скорости жидкости, расход жидкости, гидравлические сопротивления). Используя, эти характеристики моделируются системы трубопроводов, подбираются трубы определенного материала и диаметра. Все это нужно для того, чтобы обеспечить максимальную эффективность системы трубопроводов и для создания визуального представления работоспособности трубопроводов.

Таблица 1 - Исходные данные

Параметры	Обозначение	Размерность параметра	Количественная характеристика
Тип конденсатора	КП
Расход пара	Gп		10
Кратность охлаждения	m		20
Число ходов	z		2
Диаметр трубок в конденсаторе	dвнтр		30
Длина трубок в конденсаторе			12
Скорость потока в трубках конденсатора	Vк	м/с	2
Температура воды на входе в конденсатор	tвх	°С	20
Температура воды на выходе из конденсатора	tвых	°С	50
Перепад давления м/д отметками 2 и 3, 4 и 5	Pвак	м в. ст	6
Плотность воды	с	кг/м3	1000
Коэффициент кинематической вязкости (при 20 °С)	н	м2/с	106
Отметка воды источника водоснабжения	1		10
Длина трубопроводов
Самотечный			35
Всасывающий			15
Нагнетательный			38
Сифонный			36
Сбросной			70
Допустимые скорости на трубопроводах
Самотечный	V1	м/с	(11,5)
Всасывающий	V2	м/с	(1,52)
Нагнетательный	V3	м/с	(1,52)
Сифонный	V4	м/с	(23)
Сбросной	V5	м/с	(11,5)

1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ САМОТЕЧНОГО ТРУБОПРОВОДА

Рисунок 2 - Самотечный участок

Сперва найдем расход воды, для того чтобы определить диаметр трубы:

(формула для нахождения кратности охлаждения, из этого соотношения найдем расход воды)

Зная расход воды , определим объем воды проходящей через трубу:

Скорость жидкости в трубе лежит в пределах:

V₁ = (11,5)

Вычислим диаметры трубы при крайних значениях скорости V₁ по формуле:

Найдем стандартные диаметры труб, изготавливаемых предприятиями:

d_ГОСТ = 478 - категория диаметров (средние) [2], толщину стенки трубы примем д_ст = 5 (мм), т.е. d_{ГОСТ вн.} = 468 (мм).

Найдем действительную скорость исходя из «гостовского» внутреннего диаметра трубы:

Далее найдем число Рейнольдса, которое характеризует отношения сил инерции к силам вязкости, и относительную шероховатость в трубе, чтобы определить коэффициент гидравлического сопротивления л:

Найдем относительную гладкость в трубе (абсолютную шероховатость примем ? = 0,2 (мм)):



Материал трубы примем: стальные оцинкованные, новые и чистые трубы.

Из графика зависимости числа Re и , найдем коэффициент гидравлического сопротивления л [1].

Составим уравнение Бернулли для участка 1-2:

( отметка воды на участке 2, давление на входе в трубу, давление на выходе из трубы, скорость в начале и в конце трубы, гидравлические потери в трубопроводе)

Давления и будут равны атмосферному, т.к. источник атмосферы открытый и находится под атмосферным давлением.

Из уравнения расхода получаем:

Размещено на http://www.allbest.ru/

т.к. диаметр в трубопроводе не меняется.

Тогда уравнение Бернулли для участка 1-2 примет вид:

Найдем гидравлические потери на трубопроводе:

Гидравлические потери на трубопроводе будут состоять из [1]:

1) Потери на вход ;

2) Потери по длине на трение ;

3) Потери на задвижку ;

4) Потери на выход .

Сопротивлением на вход будет являться решетка (для фильтрации воды от мелких частиц). Коэффициент гидравлического сопротивления на вход в трубу с решеткой будет зависеть от отношения суммы площадей отверстий решетки к площади живого сечения решетки. Примем это отношение 0,5. Тогда 5,8 [3].

Найдем . Выберем задвижку типа «Рей» (вентиль). Коэффициент гидравлического сопротивления:

3,4.

1 (гидравлическое сопротивление на выходе равняется единице).

Таким образом, получаем:

Определим отметку 2:

2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВСАСЫВАЮЩЕГО ТРУБОПРОВОДА

Рисунок 3 - Всасывающий участок

Скорость жидкости во всасывающем трубопроводе лежит в диапазоне:

V₂ = (1,52)

Вычислим диаметры трубы при крайних значениях скорости V₂ по формуле:

Найдем стандартные диаметры труб, которые изготавливаются предприятиями:

d_ГОСТ = 377 - категория диаметров (средние) [2], толщину стенки трубы примем д_ст = 4 (мм), т.е. d_{ГОСТ вн.} = 369 (мм).

Найдем действительную скорость исходя из «гостовского» внутреннего диаметра трубы:

Найдем число Рейнольдса и относительную гладкость для определения коэффициента гидравлического сопротивления л:

Найдем относительную гладкость в трубе (абсолютную шероховатость примем ? = 0,2 (мм)):

Материал трубы примем: стальные оцинкованные, новые и чистые трубы.

Из графика зависимости числа Re и , найдем коэффициент гидравлического сопротивления л [1].

Составим уравнение Бернулли для участка 2-3:

( отметка воды на участке 2, отметка воды на участке 3, давление на входе в трубу, давление на выходе из трубы, скорость в начале и в конце трубы, гидравлические потери в трубопроводе)

0 (т.к. нивелирная линия лежит на отметке 2)

- допустимая всасывающая высота относительно уровня 3

(скорость на входе в трубу)

(источник воды находится под давление )

где

Тогда уравнение Бернулли примет вид:

Для того чтобы определить отметку нужно знать .

Сначала найдем потери в трубе, которые будут складываться из потерь на вход, на трение и на колено:

Для обратного клапана данного диаметра с решеткой: 3,286 [3].

Коэффициент гидравлическое сопротивление колена будет равняться:

(колено гофрированное из оцинкованной жести при угле поворота ).

Найдем суммарные потери трубопровода:

С помощью уравнения Бернулли найдем :

Найдем отметку :

3. РАСЧЕТ НАГНЕТАТЕЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА

Рисунок 4 - Нагнетательный участок

Скорость жидкости в нагнетательном трубопроводе лежит в диапазоне:

V₃ = (1,52)

Вычислим диаметры трубы при крайних значениях скорости V₃ по формуле:

Найдем стандартные диаметры труб, которые изготавливаются предприятиями:

d_ГОСТ = 377 - категория диаметров (средние) [2], толщину стенки трубы примем д_ст = 4 (мм), т.е. d_{ГОСТ вн.} = 369 (мм).

Найдем действительную скорость исходя из «гостовского» внутреннего диаметра трубы:

Найдем число Рейнольдса и относительную гладкость для определения коэффициента гидравлического сопротивления л:

Найдем относительную гладкость в трубе (абсолютную шероховатость примем ? = 0,2 (мм)):

Материал трубы примем: стальные оцинкованные, новые и чистые трубы.

Из графика зависимости числа Re и , найдем коэффициент гидравлического сопротивления л [1].

Найдем потери трубопровода, которые будут складываться из потерь на задвижку, на трение по длине, на колено и на выход:



Найдем коэффициент гидравлического сопротивления задвижки. Выберем задвижку типа «Рей», для которой 3,4 [3].

Гидравлическое сопротивление колена будет равняться:

1,33 (колено гофрированное из оцинкованной жести при угле поворота )

1.

Тогда суммарные потери будут равняться:

4. СОПРОТИВЛЕНИЕ ДВУХХОДОВОГО КОНДЕНСАТОРА

Суммарные потери в конденсаторе будут складываться из потерь на вход в трубку (учитываются 2 раза, т.к. конденсатор 2-х ходовой), на трение по длине (учитываются 2 раза) и на поворот на 180 °:

Рассчитаем значение числа Рейнольдса:



Т.к. толщина стенки не задана, будем считать д_ст = 0. Т.к. трубка заделана заподлицо в стенку, то b = 0. Тогда 0,5 [3].

Коэффициент гидравлического трения на поворот на 180 ° зависит от расстояния между трубками. Примем расстояние между соседними трубками L = 38 мм. Тогда 1,23 [3].

Т.к. значение критерия Рейнольдса лежит в диапазоне 20000 ? Re ? 100000 (область гладких труб), то коэффициент гидравлического сопротивления л можно рассчитать по формуле Блазиуса:

Тогда суммарные потери в конденсаторе:

5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СБРОСНОГО ТРУБОПРОВОДА

Рисунок 6 - Сбросной участок

Скорость жидкости в трубе лежит в пределах:

V₅ = (11,5)

Вычислим диаметры трубы при крайних значениях скорости V₁ по формуле:

Найдем стандартные диаметры труб, изготавливаемых предприятиями:

d_ГОСТ = 478 - категория диаметров (средние) [2], толщину стенки трубы примем д_ст = 6 (мм), т.е. d_{ГОСТ вн.} = 466 (мм).

Найдем действительную скорость исходя из «гостовского» внутреннего диаметра трубы:

Далее найдем число Рейнольдса и относительную гладкость трубы, чтобы определить коэффициент гидравлического сопротивления л:

Найдем относительную гладкость трубы (абсолютную шероховатость примем ? = 0,2 (мм)):

Материал трубы примем: стальные оцинкованные, новые и чистые трубы.

Из графика зависимости числа Re и , найдем коэффициент гидравлического сопротивления л [1].

Составим уравнение Бернулли для участка 5-1:

( отметка воды на участке 5, давление на выходе из трубы, давление на входе в трубу, скорость в начале и в конце трубы, гидравлические потери в трубопроводе)

Давления и будут равны атмосферному, т.к. источник атмосферы открытый и находится под атмосферным давлением.

Из уравнения расхода получаем:

т.к. диаметр в трубопроводе не меняется.

Тогда уравнение Бернулли для участка 5-1 примет вид:

Найдем гидравлические потери на трубопроводе:

Гидравлические потери на трубопроводе будут складываться из потерь на вход , по длине на трение , на задвижку (учитывается 2 раза, т.к. задвижки две) и на выход .



Т.к. труба в нашем случае удалена от стенки на достаточное расстояние, то коэффициент гидравлического сопротивления на вход в трубу будет зависеть только от толщины стенки и гидравлического диаметра трубы. Для нашего случая: д_ст /d_{ГОСТ вн.} = 6/466 = 0,013. Тогда 0,817.

Найдем . Выберем клинкетную задвижку. Коэффициент гидравлического сопротивления 0,2.

1 (гидравлическое сопротивление на выходе равняется единице).

Таким образом, получаем:

Определим отметку 5:

6. РАСЧЕТ СИФОННОГО ТРУБОПРОВОДА

Рисунок 7 - Сифонный участок

Скорость жидкости в сифонном трубопроводе лежит в диапазоне:

V₄ = (23)

Вычислим диаметры трубы при крайних значениях скорости V₄ по формуле:

Найдем стандартные диаметры труб, которые изготавливаются предприятиями:

d_ГОСТ = 325 - категория диаметров (средние) [2], толщину стенки трубы примем д_ст = 4 (мм), т.е. d_{ГОСТ вн.} = 317 (мм).

Найдем действительную скорость исходя из «гостовского» внутреннего диаметра трубы:

Найдем число Рейнольдса и относительную гладкость для определения коэффициента гидравлического сопротивления л:

Найдем относительную гладкость в трубе (абсолютную шероховатость примем ? = 0,2 (мм)):



Материал трубы примем: стальные оцинкованные, новые и чистые трубы.

Из графика зависимости числа Re и , найдем коэффициент гидравлического сопротивления л [1].

Составим уравнение Бернулли для участка 4-5:

( отметка воды на участке 4, отметка воды на участке 5, давление в трубе на выходе из конденсатора, давление на выходе из трубы, скорости в начале и в конце трубы, гидравлические потери в трубопроводе).

0, т.к. нивелирная линия лежит на отметке 5.

(скорость на выходе из трубы)

(источник воды находится под давление )

.

Тогда уравнение Бернулли принимает вид:

Для того чтобы определить отметку нужно знать :

Найдем потери трубопровода, которые будут складываться из потерь на трение, на колено, на задвижку и на выход:

Гидравлическое сопротивление колена будет равняться:

1,33 (колено гофрированное из оцинкованной жести при угле поворота )

1, т.к. гидравлическое сопротивление на выходе равняется единице.

Выберем задвижку типа «Рей», для которой 3,4.

Тогда суммарные потери будут равняться:

Тогда:

Найдем отметку :

7. НАПОРНАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ САМОТЕЧНОГО И СБРОСНОГО ТРУБОПРОВОДА

Как отмечалось выше, для самотечного трубопровода гидравлические сопротивления будут включать:

1) Потери на вход ;

2) Потери по длине на трение ;

3) Потери на задвижку ;

4) Потери на выход .

Для сбросного трубопровода рассматриваем:

1) Потери на вход ;

2) Потери по длине на трение ;

3) Потери на задвижку (учитывается 2 раза, т.к. две задвижки);

4) Потери на выход .

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе гидравлического расчета были найдены отметки источников водоснабжения:

1 = 10 (м)

2 = 9,21 (м)

3 = 14,09 (м)

4 = 18,545 (м)

5 = 10,327 (м)

Построены напорные и пьезометрические линии для самотечного и сбросного трубопроводов. Рассчитаны гидравлические сопротивления на каждом участке трубопровода. Определены потери в каждой трубе.

Таким образом, данная курсовая работа закрепляет теоретические знания уравнения Бернулли и уравнения расхода. С помощью расчетов, определены параметры трубопроводов, которые в дальнейшем можно применять на практике.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

трубопровод гидравлический циркуляционный насос

1. Медведев Г.Г. Практикум по гидравлическим расчетам в теплоэнергетике: учебное пособие / Г.Г. Медведев, В.И. Максимов, В.Ю. Половников; Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. - 144 с.

2. ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные прямошовные. Сортамент. - Введ. 1993-01-01. - М., 1993. - 7 с.

3. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

Размещено на Allbest.ru

...