Гидравлический расчет сложного трубопровода и элементов оборудования
Методы вычисления избыточного давления воздуха в плавающем толстостенном колоколе. Определение уравнения изотермического процесса. Схема, гидравлический расчет разветвленного трубопровода. Зависимость напора при различных значениях расхода жидкости.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.03.2015 |
| Размер файла | 729,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
1. Определить, какое избыточное давление воздуха установится в плавающем толстостенном колоколе диаметрами D = 1 м и d = 0,6 м, высотой a = 1,4 м и весом G = 1 т при давлении атмосферного воздуха, равном Pат = 1 кг/см2.
Процесс сжатия воздуха в колоколе считать изотермическим.
Рисунок 1.1 - Плавающий толстостенный колокол
Решение.
Введем обозначения:
c - высота воздушного объема под колоколом;
b - глубина погружения;
F - наружная площадь колокола;
f - внутренняя площадь колокола;
Pи - избыточное давление под колоколом.
Условие равновесия колокола:
, (1.1)
где G - сила, действующая со стороны колокола на жидкость; - плотность жидкости под колоколом.
По основном закону гидростатики:
. (1.2)
Уравнение изотермического процесса:
PV=const, (1.3)
где P - давление воздуха в колоколе; V - объем воздуха в колоколе.
Исходя из (1.3) получим:
, (1.4)
где - атмосферное давление.
(1.5)
Выразим глубину погружения из (1.1):
(1.6)
Подставим выражения (1.5) и (1.6) в (1.2), получим:
(1.7)
, (1.8)
, (1.9)
. (1.10)
Вычислим избыточное давление под колоколом:
Ответ: Pи = 11,8 кПа.
2. Гидравлический расчет разветвленного трубопровода
Исходные данные:
Рисунок 2.1 - Схема разветвленного трубопровода
Проектный расход, м3/час: 540.
Перекачиваемая жидкость с = 850 кг/м3; х = 32*10-6 м2/c
Таблица 1
|
№ |
l, м |
d, мм |
zн, м |
zк, м |
pн, кПа |
pк, кПа |
Q, м3/ч |
Примечание |
|
|
1 |
80 |
330 |
Z1=4 |
Z=0 |
P01=100 |
Pвх-? |
540 |
||
|
2 |
180 |
300 |
Zвых=0 |
ZK |
Pвых=2000 |
PK |
540 |
||
|
3 |
300 |
? |
ZK |
Z3=3 |
PK |
P03=100 |
? |
||
|
4 |
200 |
? |
ZK |
Z4=4 |
PK |
P04=130 |
? |
Выполнить гидравлический расчет разветвленного трубопровода, схема которого прилагается.
Определить Pвх, d3 и d4 из условия, что Q3 = 1,5 Q4 .
Решение.
Из рисунка 2.1 видно, что:
Q1=Q2=Q3+Q4.
1) Составим уравнение Бернулли для входного сечений (1-вх):
, (2.1)
где z - высотная отметка сечений; Р - избыточное давление сечения; - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения; - коэффициент Кориолиса; - скорость движения жидкости; Уh - суммарные потери напора в трубопроводе.
Так как z1=4, zвх=0, =0, то формула упрощается:
. (2.2)
Потери напора определяются по следующей формуле:
, (2.3)
где - коэффициент гидравлических сопротивлений; l - длина участка трубопровода; d - внутренний диаметр трубопровода; - коэффициент местного сопротивления.
2) Запишем уравнение Бернулли для сечения (вых-к):
. (2.4)
Отсюда:
,
.
Определяем скорость:
, (2.5)
.
Определяем число Рейнольдса:
, (2.6)
где Re - число Рейнольдса; - кинематическая вязкость,
Определим первое критическое число Рейнольдса:
, (2.7)
где - эквивалентная шереховатость труб,
Определим второе критическое число Рейнольдса:
, (2.8)
Так как , то режим движения турбулентный, зона смешанного трения, и л определяем по формуле Альтшуля:
, (2.9)
,
м.
Находим потери на участке трубопровода:
изотермический гидравлический трубопровод избыточный
, (2.10)
3) Запишем уравнение Бернулли для сечения (к-3):
. (2.11)
Из условия известно, что P3=100 кПа, z3=3 м.
, (2.12)
,
.
Находим потери:
м.
4) Запишем уравнение Бернулли для сечения (к-4):
Из условия известно, что P4=100 кПа, z4=4 м.
, (2.13)
,
.
Находим потери:
м.
Таблица 2 - Зависимость потерь от диаметра третьего трубопровода
|
d |
Re |
Re1 |
u |
h |
||
|
0,08 |
44785,03 |
4000 |
0,023782477 |
11,94268 |
643,1379 |
|
|
0,085 |
42150,62 |
4250 |
0,024036599 |
10,57898 |
480,3106 |
|
|
0,09 |
39808,92 |
4500 |
0,024282906 |
9,436188 |
364,817 |
|
|
0,095 |
37713,71 |
4750 |
0,024521939 |
8,469044 |
281,2961 |
|
|
0,1 |
35828,03 |
5000 |
0,024754179 |
7,643312 |
219,8427 |
|
|
0,105 |
34121,93 |
5250 |
0,024980061 |
6,932709 |
173,9179 |
|
|
0,11 |
32570,93 |
5500 |
0,025199977 |
6,316787 |
139,112 |
|
|
0,115 |
31154,8 |
5750 |
0,025414281 |
5,779442 |
112,3944 |
|
|
0,12 |
29856,69 |
6000 |
0,025623297 |
5,307856 |
91,64537 |
|
|
0,125 |
28662,42 |
6250 |
0,025827319 |
4,89172 |
75,35884 |
|
|
0,13 |
27560,02 |
6500 |
0,026026618 |
4,52267 |
62,44918 |
Таблица 3 - Зависимость потерь от диаметра четвертого трубопровода
|
d |
Re |
Re1 |
u |
h |
||
|
0,08 |
29856,69 |
4000 |
0,026319638 |
11,94268 |
476,3694 |
|
|
0,085 |
28100,41 |
4250 |
0,026600869 |
10,57898 |
355,8346 |
|
|
0,09 |
26539,28 |
4500 |
0,026873453 |
9,436188 |
270,325 |
|
|
0,095 |
25142,47 |
4750 |
0,027137987 |
8,469044 |
208,4772 |
|
|
0,1 |
23885,35 |
5000 |
0,027395003 |
7,643312 |
162,9632 |
|
|
0,105 |
22747,95 |
5250 |
0,027644982 |
6,932709 |
128,9446 |
|
|
0,11 |
21713,95 |
5500 |
0,027888359 |
6,316787 |
103,1583 |
|
|
0,115 |
20769,87 |
5750 |
0,028125525 |
5,779442 |
83,36117 |
|
|
0,12 |
19904,46 |
6000 |
0,028356839 |
5,307856 |
67,98422 |
|
|
0,125 |
19108,28 |
6250 |
0,028582627 |
4,89172 |
55,91256 |
|
|
0,13 |
18373,35 |
6500 |
0,028803188 |
4,52267 |
46,34242 |
|
|
0,135 |
17692,85 |
6750 |
0,029018795 |
4,193861 |
38,68655 |
|
|
0,14 |
17060,96 |
7000 |
0,029229701 |
3,899649 |
32,51063 |
Построим зависимость потерь напора от диаметра h=f(d), зная значения потерь для трубопровода 3 ( и для трубопровода 4 ( и определим диаметры трубопроводов.
Рисунок 2.2 - График зависимости потерь напора от диаметра для третьего и четвертого трубопроводов
Таблица 4 - Зависимость напора при различных значениях расхода
|
v |
Q |
Re |
л |
Уh |
f(Q) |
|
|
0,5 |
0,035325 |
4687,5 |
0,038607 |
0,295158 |
231,289 |
|
|
1 |
0,07065 |
9375 |
0,032815 |
1,00352 |
230,5806 |
|
|
1,5 |
0,105975 |
14062,5 |
0,029959 |
2,061399 |
229,5227 |
|
|
2 |
0,1413 |
18750 |
0,028157 |
3,444321 |
228,1398 |
|
|
2,5 |
0,176625 |
23437,5 |
0,026884 |
5,138438 |
226,4457 |
|
|
3 |
0,21195 |
28125 |
0,025923 |
7,134798 |
224,4493 |
|
|
3,5 |
0,247275 |
32812,5 |
0,025165 |
9,427161 |
222,157 |
|
|
4 |
0,2826 |
37500 |
0,024547 |
12,01096 |
219,5732 |
|
|
4,5 |
0,317925 |
42187,5 |
0,024033 |
14,88275 |
216,7014 |
|
|
5 |
0,35325 |
46875 |
0,023596 |
18,03982 |
213,5443 |
|
|
5,5 |
0,388575 |
51562,5 |
0,02322 |
21,48005 |
210,1041 |
|
|
6 |
0,4239 |
56250 |
0,022892 |
25,2017 |
206,3824 |
|
|
0,5 |
0,003808 |
1539,063 |
0,050621 |
1,821541 |
16,58625 |
|
|
1 |
0,007616 |
3078,125 |
0,042724 |
6,149553 |
20,91426 |
|
|
1,5 |
0,011424 |
4617,188 |
0,038746 |
12,54822 |
27,31292 |
|
|
2 |
0,015233 |
6156,25 |
0,036187 |
20,83439 |
35,5991 |
|
|
2,5 |
0,019041 |
7695,313 |
0,034345 |
30,89637 |
45,66108 |
|
|
3 |
0,022849 |
9234,375 |
0,032929 |
42,65672 |
57,42142 |
|
|
3,5 |
0,026657 |
10773,44 |
0,031793 |
56,05783 |
70,82253 |
|
|
4 |
0,030465 |
12312,5 |
0,030854 |
71,05488 |
85,81958 |
|
|
4,5 |
0,034273 |
13851,56 |
0,030059 |
87,61185 |
102,3766 |
|
|
5 |
0,038081 |
15390,63 |
0,029374 |
105,6991 |
120,4638 |
|
|
5,5 |
0,041889 |
16929,69 |
0,028776 |
125,2918 |
140,0565 |
|
|
6 |
0,045698 |
18468,75 |
0,028247 |
146,3689 |
161,1336 |
|
|
6,5 |
0,049506 |
20007,81 |
0,027776 |
168,9121 |
183,6768 |
|
|
7 |
0,053314 |
21546,88 |
0,027352 |
192,9057 |
207,6704 |
|
|
7,5 |
0,057122 |
23085,94 |
0,026967 |
218,3357 |
233,1004 |
|
|
8 |
0,06093 |
24625 |
0,026617 |
245,19 |
259,9547 |
|
|
0,5 |
0,003395 |
1453,125 |
0,051343 |
1,264925 |
20,55904 |
|
|
1 |
0,006789 |
2906,25 |
0,043325 |
4,269546 |
23,56366 |
|
|
1,5 |
0,010184 |
4359,375 |
0,039283 |
8,710339 |
28,00446 |
|
|
2 |
0,013579 |
5812,5 |
0,036681 |
14,45943 |
33,75355 |
|
|
2,5 |
0,016974 |
7265,625 |
0,034807 |
21,43864 |
40,73276 |
|
|
3 |
0,020368 |
8718,75 |
0,033367 |
29,59367 |
48,88779 |
|
|
3,5 |
0,023763 |
10171,88 |
0,03221 |
38,88405 |
58,17816 |
|
|
4 |
0,027158 |
11625 |
0,031253 |
49,2782 |
68,57232 |
|
|
4,5 |
0,030553 |
13078,13 |
0,030443 |
60,75073 |
80,04484 |
|
|
5 |
0,033947 |
14531,25 |
0,029744 |
73,28068 |
92,5748 |
|
|
5,5 |
0,037342 |
15984,38 |
0,029134 |
86,85048 |
106,1446 |
|
|
6 |
0,040737 |
17437,5 |
0,028595 |
101,4451 |
120,7393 |
|
|
6,5 |
0,044132 |
18890,63 |
0,028113 |
117,0518 |
136,3459 |
|
|
7 |
0,047526 |
20343,75 |
0,027679 |
133,6591 |
152,9532 |
|
|
7,5 |
0,050921 |
21796,88 |
0,027287 |
151,2572 |
170,5513 |
|
|
8 |
0,054316 |
23250 |
0,026928 |
169,8374 |
189,1315 |
|
|
8,5 |
0,05771 |
24703,13 |
0,0266 |
189,3919 |
208,686 |
|
|
9 |
0,061105 |
26156,25 |
0,026297 |
209,9137 |
229,2078 |
Построим график зависимости расхода от напора и определим расходы второго, третьего и четвертого трубопроводов.
Рисунок 2.4 - График зависимости расхода от напора
В результате мы получили следующие значения расхода:
Q2=0,113 м3/c;
Q3=0,06 м3/c;
Q4=0,055 м3/c.
5) Найдем Pвх из уравнения Бернулли (2.1):
Определяем скорость:
,
.
Определяем число Рейнольдса:
,
Определим первое критическое число Рейнольдса:
,
Определим второе критическое число Рейнольдса:
,
Так как , то режим движения турбулентный, зона смешанного трения, и л определяем по формуле Альтшуля:
,
,
Находим потери на участке трубопровода:
,
Находим давление на входе:
После выполнения расчета гидравлического разветвленного трубопровода были определены следующие значения:
1) Pвх=124 кПа;
Q2=0,15 м3/с;
Q3=0,09 м3/с;
Q4=0,06 м3/с;
при увеличении вязкости в 2 раза, расходы изменились:
2) Q2=0,113 м3/с;
Q3=0,06 м3/с;
Q4=0,055 м3/с;
Список использованных источников
1. Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб. пособие для машиностроительных вузов / Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова, Л.Г. Подвизда и др.; Под ред. И.И. Куколевского, Л.Г. Подвизда. - 5-е изд., стереотипное. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 448с.
2. Гидромеханика: учеб. пособие по решению задач / Л.Н. Раинкина - М.: Нефть и газ РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. - 131с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Задачи расчёта трубопроводов с насосной подачей: определение параметров установки, выбор мощности двигателя. Определение величины потерь напора во всасывающей линии и рабочей точке насоса. Гидравлический расчет прочности нагнетательного трубопровода.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.02.2012Определение веса находящейся в баке жидкости. Расход жидкости, нагнетаемой гидравлическим насосом в бак. Вязкость жидкости, при которой начнется открытие клапана. Зависимость расхода жидкости и избыточного давления в начальном сечении трубы от напора.
контрольная работа [489,5 K], добавлен 01.12.2013Максимальный расход через гидравлическую трассу. Значения кинематической вязкости, эквивалентной шероховатости и площади проходного сечения труб. Предварительная оценка режима движения жидкости на входном участке трубопровода. Расчет коэффициентов трения.
курсовая работа [261,3 K], добавлен 26.08.2012Расчет простого трубопровода, методика применения уравнения Бернулли. Определение диаметра трубопровода. Кавитационный расчет всасывающей линии. Определение максимальной высоты подъема и максимального расхода жидкости. Схема центробежного насоса.
презентация [507,6 K], добавлен 29.01.2014Произведение расчета кривых потребного напора трубопроводов (расход жидкости, число Рейнольдса, относительная шероховатость, гидравлические потери) с целью определение затрат воды в ветвях разветвленного трубопровода без дополнительного контура.
контрольная работа [142,7 K], добавлен 18.04.2010Строение простых и сложных трубопроводов, порядок их расчета. Расчет короткого трубопровода, скорости потоков. Виды гидравлических потерь. Определение уровня воды в напорном баке. Расчет всасывающего трубопровода насосной установки, высота ее установки.
реферат [1,7 M], добавлен 08.06.2015Методика расчёта гидравлических сопротивлений на примере расчёта сложного трубопровода с теплообменными аппаратами, установленными в его ветвях. Определение потерь на отдельных участках трубопровода, мощности насоса, необходимой для перемещения жидкости.
курсовая работа [158,3 K], добавлен 27.03.2015Гидравлические машины как устройства, служащие для преобразования механической энергии двигателя в энергию перемещаемой жидкости или для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, методика расчета ее параметров.
курсовая работа [846,7 K], добавлен 09.05.2014Расчет расходов жидкости, поступающей в резервуары гидравлической системы, напора и полезной мощности насоса; потерь энергии, коэффициента гидравлического трения при ламинарном и турбулентном режиме. Определение давления графоаналитическим способом.
курсовая работа [88,0 K], добавлен 11.03.2012Создание модели движения жидкости по сложному трубопроводу с параллельным соединением труб и элементов. Уравнения механики жидкости и газа для подсчета потерь на трение. Определение числа Рейнольдса. Система уравнений Бернулли в дифференциальной форме.
контрольная работа [383,5 K], добавлен 28.10.2014Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число. Расчет давления насыщенных паров толуола и ксилола. Определение объемов пара и жидкости, проходящих через колонну. Средние мольные массы жидкости. Определение числа тарелок, их гидравлический расчет.
курсовая работа [262,6 K], добавлен 27.01.2014Расчет затрат тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Определение диаметра трубопровода, числа компенсаторов, потерь напора в местных сопротивлениях, потерь напора по длине трубопровода. Выбор толщины теплоизоляции теплопровода.
контрольная работа [171,4 K], добавлен 25.01.2013Расчет расхода тепла на отопление, вентиляцию, горячее водопотребление. Графики часового и годового потребления тепла по периодам и месяцам. Схема теплового узла и присоединения теплопотребителей к теплосети. Тепловой и гидравлический расчет трубопровода.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 25.01.2015Назначение конденсатной системы. Конденсатная система, маслоохладитель и конденсатор ВОУ. Расчет потерь напора в конденсатной магистрали и теплообменном аппарате. Нахождение полного коэффициента сопротивления системы. Зависимость характеристики сети.
контрольная работа [350,6 K], добавлен 10.04.2011Определение геометрической высоты всасывания насоса. Определение расхода жидкости, потерь напора, показаний дифманометра скоростной трубки. Расчет минимальной толщины стальных стенок трубы, при которой не происходит разрыв в момент гидравлического удара.
курсовая работа [980,8 K], добавлен 02.04.2018Выбор рабочего и избыточного давления в газопроводе. Определение числа компрессорных станции (КС) и расстояния между станциями. Уточненный тепловой и гидравлический расчеты участка газопровода между двумя компрессорными станциями. Расчет режима работы КС.
курсовая работа [251,8 K], добавлен 16.03.2015Построение графиков регулирования отпуска теплоты. Определение расходов сетевой воды аналитическим методом. Потери напора в домовой системе теплопотребления. Гидравлический расчет трубопровода тепловых сетей. Подбор подпиточного и сетевого насоса.
курсовая работа [112,4 K], добавлен 14.05.2015Расчет отопительной нагрузки, тепловой нагрузки на горячее водоснабжение поселка. Определение расхода и температуры теплоносителя по видам теплопотребления в зависимости от температуры наружного воздуха. Гидравлический расчет двухтрубных тепловых сетей.
курсовая работа [729,5 K], добавлен 26.08.2013Расчёт пропускной способности сложного газопровода. Построение зависимости давления в эквивалентном газопроводе от продольной координаты. Распределение давления по участкам трубопроводной системы. Определение диаметра участков распределительной сети.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 23.03.2014Определение силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности, в закрытом резервуаре. Специфические черты гидравлического расчета трубопроводов. Определение необходимого давления рабочей жидкости в цилиндре и ее подачу.
контрольная работа [11,4 M], добавлен 26.10.2011
