Движение жидкости в напорном трубопроводе
Общие сведения по гидравлическому расчету трубопроводов. Расчет коротких трубопроводов. Суммарные гидравлические потери в трубопроводе. Гидравлические потери напора. Трубопроводы с насосной подачей жидкости. Параллельное соединение трех трубопроводов.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 08.10.2017 |
| Размер файла | 983,7 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.
. (5.53)
При непрямом гидравлическом ударе в момент возвращения ударной волны через неперекрытую часть сечения затвора успевает пройти некоторый расход со средней скоростью V. Это приводит к уменьшению величины повышения давления при гидравлическом ударе, и формула Н. Жуковского принимает вид
. (5.54)
Можно считать, что скорость в трубе при постоянном закрытии затвора изменяется линейно, и это изменение выражается следующей зависимостью
. (5.55)
Подставив (5.55) в (5.54), получим выражение, по которому можно определить повышения давления при непрямом гидравлическом ударе ():
. (5.56)
Таким образом, имеется линейная зависимость между давлением и
. (5.57)
Используя формулу (5.48) для определения времени фазы удара Т, получим вместо (5.56) формулу для вычисления
. (5.58)
Согласно (5.58) значение давления при непрямом ударе в отличие от прямого удара зависит от длины трубопроводов и не зависит от скорости распространения ударной волны С.
Таким образом, для того чтобы уменьшить повышение давления в трубе, необходимо увеличить время закрытия затворов (задвижек) .
Скорость распространения ударной волны, по Н. Жуковскому, равна
, (5-59)
где - модуль упругости материала стенки трубы; - модуль упругости жидкости в трубе.
В случае абсолютно неупругих стенок труб , скорость распространения ударной волны
. (5.60)
Формула (5.60) является формулой Ньютона для определения распространения звука в неограниченной жидкой среде.
Для воды при температуре , Па и плотности кг/м3 скорость звука м/с.
Таким образом, при движении воды по трубопроводу скорость распространения ударной волны, м/с,
,
где - модуль упругости воды.
Соотношение модулей упругости воды и материала стенок труб приводится в табл. 5.7
Таблица 5.7
|
Материал стенки трубы |
||
|
Сталь |
0,01 |
|
|
Чугун |
0,02 |
|
|
Асбоцемент |
0,11 |
|
|
Винипласт |
0,680,73 |
|
|
Полиэтилен |
11,45 |
10. СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УДАРОМ
Для обеспечения водоснабжения и водоотведения используются насосные станции в соответствии с требованиями водопотребления. Насосы входят в состав оборудования насосных станций. При внезапной остановке насоса за счет разности напора остановившегося насоса и напора в трубопроводе жидкость начнет двигаться по нему в сторону насоса. В результате этого в трубопроводе возникнет гидравлический удар. Направление движения гидроудара будет идти от области повышенного давления (напорный водовод) к области пониженного давления (насос).
Повышение давления перед насосом может привести к выходу его из строя в результате деформации и разрушения его деталей. Для предотвращения отрицательного воздействия гидравлического удара на работу насоса перед ним устанавливают обратные клапаны или предохранительные клапаны. При резком повышении давления обратный клапан перекрывает сечение трубопровода и в результате гидравлического удара возможно разрушение корпуса клапана. Предохранительные клапаны автоматически отключаются при возникновении в трубопроводе избыточного давления, соответствующего настройке клапана, и через клапан произойдет истечение жидкости. После снижения давления в трубопроводе клапан закрывается.
Для полного обеспечения безаварийной и надежной работы трубопровода при возможном возникновении прямого гидравлического удара проводятся специальные противоударные технические мероприятия. Во-первых, при непрямом ударе ударное повышение давления меньше, чем при прямом, поэтому необходимо увеличивать время срабатывания задвижек и других запорных устройств в сравнении со временем фазы гидравлического удара. Во-вторых, применяются предохранительные клапаны и гасители гидравлического удара различного типа [3, 6]. На характер гидравлического удара большое влияние может оказывать наличие воздуха в повышенных сечениях профиля водовода. Для выпуска воздуха, защемленного в повышенных сечениях профиля трассы водовода, в этих сечениях устанавливаются воздушные колпаки (вантузы).
¦ Пример 5.8
По чугунному трубопроводу диаметром мм подается вода расходом л/с. Толщина стенки трубы мм. Начальное, избыточное давление у затвора трубопровода атм. Определить значение повышения давления у затвора при внезапном его закрытии.
Средняя скорость в трубопроводе до закрытия затвора
м/с.
Соотношение модулей упругости воды и чугунной трубы согласно табл. 5.7
.
Принимаем модуль упругости воды Н/м и плотность воды кг/м3.
Скорость распространения ударной волны согласно (5.59)
м/с.
Повышение давления определяем по формуле Н. Жуковского:
Па МПа.
Давление у затвора
МПа.
¦ Пример 5.9
Определить силу давления на запорный диск задвижки, установленный на конце стального трубопровода диаметром мм, и напряжение в стенках трубы.
Длина трубопровода м, толщина трубы мм, время закрытия задвижки с при расходе воды м3/с.
Средняя скорость в трубопроводе до закрытия задвижки
м/с.
Скорость распространения ударной волны
м/с;
Н/м2; кг/м3; (см. табл. 5.7).
Фаза гидравлического удара
с.
Так как , то имеет место непрямой гидравлический удар. Повышение давления при непрямом ударе по формуле (5.56)
;
Па.
Сила давления на запорный диск
H.
Напряжение на стенках определяем по котельной формуле
; ;
ПаМПа.
Допустимое напряжение стали МПа.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Произведение 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 18.04.2010Задачи 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 26.02.2012Основное уравнение гидростатики, его формирование и анализ. Давление жидкости на криволинейные поверхности. Закон Архимеда. Режимы движения жидкости и гидравлические сопротивления. Расчет длинных трубопроводов и порядок определения силы удара в трубах.
контрольная работа [137,3 K], добавлен 17.11.2014Определение 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 26.10.2011Определение 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 01.12.2013Определение зависимости сопротивления сети от скорости потока, расчет сопротивления для определенного значения. Принцип работы и внутреннее устройство насосной установки, определение расхода воды в зависимости от перепада давления на дифманометре.
курсовая работа [75,8 K], добавлен 21.02.2009Три случая относительного покоя жидкости в движущемся сосуде. Методы для определения давления в любой точке жидкости. Относительный покой жидкости в сосуде, движущемся вертикально с постоянным ускорением. Безнапорные, напорные и гидравлические струи.
презентация [443,4 K], добавлен 18.05.2019Строение 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 08.06.2015Потери напора на трение в горизонтальных трубопроводах. Полная потеря напора как сумма сопротивления на трение и местные сопротивления. Потери давления при движении жидкости в аппаратах. Сила сопротивления среды при движении шарообразной частицы.
презентация [54,9 K], добавлен 29.09.2013Гидравлические 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 09.05.2014Определение опасности наружной коррозии трубопроводов тепловых сетей и агрессивности грунтов в полевых и лабораторных условиях. Признаки наличия блуждающих постоянных токов в земле для вновь сооружаемых трубопроводов. Катодная защита и анодное заземление.
курсовая работа [1000,6 K], добавлен 09.11.2011Определение диаметра трубы сифона. Определение режима движения жидкости в коротком трубопроводе и нахождение области сопротивления. Построение напорной и пьезометрической линии при принятом диаметре трубы. Нахождение разности уровней воды в водоемах.
контрольная работа [189,5 K], добавлен 19.08.2013Особенности причин появления и расчет на трех участках по длине трубы коэффициента гидравлического трения, потерь давления, потерь напора на трение, местных потерь напора при описании прохождения воды в трубопроводе при условиях турбулентного движения.
задача [250,4 K], добавлен 03.06.2010Теплотехнический расчет ограждающих конструкций. Трансмиссионные потери тепла помещениями через стены, полы, потолки, окна, двери. Определение удельных расходов тепловой энергии на отопление и вентиляцию зданий. Гидравлический расчет трубопроводов.
курсовая работа [361,0 K], добавлен 21.05.2013Физические свойства жидкости и уравнение гидростатики. Пьезометрическая высота и вакуум. Приборы для измерения давления. Давление жидкости на плоскую наклонную стенку и цилиндрическую поверхность. Уравнение Бернулли и гидравлические сопротивления.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 30.11.2014Технологические схемы тепловых и атомных электростанций. Объемная и массовая подачи насоса. Материальный и энергетический баланс системы. Гидравлические свойства системы трубопроводов. Изменение частоты вращения рабочего колеса насоса с дросселированием.
реферат [642,4 K], добавлен 28.08.2012Подбор давления в гидроприводе. Определение усилий на шток гидроцилиндра. Расход жидкости силовым гидроцилиндром. Выбор золотниковых распределителей, клапана, дросселей, гидробака, фильтров и трубопроводов. Сила трения в манжетах и уплотнительных кольцах.
курсовая работа [376,3 K], добавлен 30.01.2014Коррозия металлов как проявление физического старения трубопроводов. Использование диагностики состояния трубопроводов и проведение проверочных испытаний с целью снижения аварийности. Теплопроводы из полипропиленовых труб с заводской теплогидроизоляцией.
реферат [40,9 K], добавлен 06.11.2012Определение напора насоса и выбор его типа с учетом параметров трубопроводов, расчет потерь напора по длине и в местных сопротивлениях. Вычисление эффективного расхода пара на турбину. Исследование кратности охлаждения для конденсатора паровой турбины.
контрольная работа [358,2 K], добавлен 06.05.2014Вычисление параметров и характеристик напора при истечении через отверстие в тонкой стенке и насадке с острой входной кромкой (цилиндрической и наружной), с коническим входом, с внутренней цилиндрической, с конически сходящейся и расходящейся насадками.
задача [65,4 K], добавлен 03.06.2010
