Гидравлический расчет напорных трубопроводов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Кафедра транспорта и хранения нефти и газа

Расчетно-графическая работа

По дисциплине: Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика

Тема: «Гидравлический расчет напорных трубопроводов»

Вариант № 21

Выполнил: студент гр. СТ-12 ___________ /Созинов П.С./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил: доцент ___________ /Воронов В.А./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2014

Оглавление:

1. Оглавление с.2

2. Поставленные задачи с.3

3. Начальные условия с.3

4. Теоретические сведения с.4

5. Расчетная часть с.5

6. Вывод с.8

7. Список использованной литературы с.8

Поставленные задачи:

1. построить в масштабе по координатам l (длина) и z (геодезическая отметка) профиль трасс;

2. определить диаметры участков трубопровода, рассчитать пьезометрические (H) и рабочие (h_p) напоры в заданных точках сети и построить пьезометрическую линию (ПЛ). Ось ординат должна быть общая для z, H и h_p;

3. определить высоту установки насоса над уровнем воды в зумпфе (высоту всасывания z_н) и мощность N_дв на валу центробежного насоса (мощность приводного двигателя).

Начальные условия:

1. узловые расходы: Q₂ = 23, Q₃ = 17, Q₄ = 18, Q₅ = 25, Q₆ = 13, л/с;

2. геодезические отметки пунктов потребления: z₂ = 31, z₃ = 53, z₄ = 68, z₅ = 45, z₆ = 39, м;

3. приведенные длины участков, учитывающие находящиеся на них местные сопротивления: l₀₁ = 50, l₁₂ = 2900, l₂₃ = 2400, l₃₄ = 3000, l₄₅ = 1900, l₂₆ = 5000, м;

4. рабочий напор h_зад = 17м, ниже которого не может быть фактический, полученный расчетом рабочий напор h_р;

5. коэффициент полезного действия (КПД) насоса η_н = 0,75;

6. частота вращения рабочего колеса n = 900об/мин;

7. вид труб: стальные старые;

8. коэффициент местных сопротивлений ζ_0-1 = 17.

Теоретические сведения:

1. предварительно определенный диаметр труб

;

2. число Рейнольдса для круглых труб

;

3. фактическая скорость жидкости

;

4. корректировка модуля расхода

;

5. потери напора по длине

;

6. полный гидростатический напор

;

7. напор в начале участка

;

8. рабочий напор

;

9. если h_р.n < h_зад, тогда недостающий напор

;

10. напор, создаваемый насосом

,

где H₁ – напор на выходе из насоса;

ζ – суммарный коэффициент местных сопротивлений во всасывающей линии 0-1;

V_0-1 – средняя скорость жидкости во всасывающем трубопроводе;

Z_н – предельно допустимая высота всасывания насоса по условиям его бескавитационной работы (высота установки насоса над уровнем воды в зумпфе);

11. высота установки насоса над уровнем воды в зумпфе

,

где p_а – атмосферное давление (p_а = 101325Па);

p_нп – давление насыщенных паров (для воды при 20˚С p_нп = 2340Па);

– потери напора по длине всасывающего трубопровода;

– местные потери напора;

– допустимый кавитационный запас;

12. допустимый кавитационный запас

;

13. критический кавитационный запас

,

где C – кавитационный коэффициент, зависящий от конструктивных особенностей насоса (C = 1000);

n – частота вращения рабочего колеса, об/мин;

Q – подача насоса, м³/с;

14. мощность приводного двигателя (мощность на валу насоса)

,

где η_н – КПД насоса.

Расчетная часть:

1. Расчет магистрали:

1. Расчет участка 4-5.

При расходе Q_4-5 = 25 < 50л/с ориентировочная скорость жидкости V_пр = 0,85м/с.

Рассчитываем диаметр .

Определяем ближайший диаметр труб d_4-5 = 200мм, а также расходную характеристику K^ʹ_4-5 = 444,3л/с.

Определяем фактическую скорость на участке 4-5 .

Вязкость воды при 20˚C ν = 1·10^-6м²/с.

Определяем число Рейнольдса .

Для старых стальных труб Δ = 0,2мм, тогда 500d/Δ = 500·200/0,2 = 500000.

Re_4-5 < 500d/Δ, следовательно, значение K^ʹ_4-5 требует корректировки.

.

.

Рассчитываем потери напора на участке 4-5 .

Определяем полный гидростатический напор .

Напор в начале участка .

Рабочий напор в начале участка , h_р.4 < h_зад.

– недостающий напор.

Поднимаем напор в точках на δ: H₄ = 85м, H₅ = 78,42м.

2. Расчет участка 3-4.

При расходе Q_3-4 = 43 < 50л/с ориентировочная скорость жидкости V_пр = 0,95м/с.

Рассчитываем диаметр .

Определяем ближайший диаметр труб d_3-4 = 250мм, а также расходную характеристику K^ʹ_3-4 = 798,8л/с.

Определяем фактическую скорость на участке 3-4 .

Вязкость воды при 20˚C ν = 1·10^-6м²/с.

Определяем число Рейнольдса .

Для старых стальных труб Δ = 0,2мм, тогда 500d/Δ = 500·250/0,2 = 625000.

Re_3-4 < 500d/Δ, следовательно, значение K^ʹ_3-4 требует корректировки.

.

.

Рассчитываем потери напора на участке 3-4 .

Определяем полный гидростатический напор .

Напор в начале участка .

Рабочий напор в начале участка , h_р.3 > h_р.4.

3. Расчет участка 2-3.

При расходе Q_2-3 = 60 > 50л/с ориентировочная скорость жидкости V_пр = 1,0м/с.

Рассчитываем диаметр .

Определяем ближайший диаметр труб d_2-3 = 300мм, а также расходную характеристику K^ʹ_2-3 = 1288л/с.

Определяем фактическую скорость на участке 2-3 .

Вязкость воды при 20˚C ν = 1·10^-6м²/с.

Определяем число Рейнольдса .

Для старых стальных труб Δ = 0,2мм, тогда 500d/Δ = 500·300/0,2 = 750000.

Re_2-3 < 500d/Δ, следовательно, значение K^ʹ_2-3 требует корректировки.

.

.

Рассчитываем потери напора на участке 2-3 .

Полный гидростатический напор .

Напор в начале участка .

Рабочий напор в начале участка , h_р.2 > h_р.3.

4. Расчет участка 1-2.

При расходе Q_1-2 = 96 > 50л/с ориентировочная скорость жидкости V_пр = 1,25м/с.

Рассчитываем диаметр .

Определяем ближайший диаметр труб d_1-2 = 350мм, а также расходную характеристику K^ʹ_1-2 = 1933л/с.

Определяем фактическую скорость на участке 1-2 .

Вязкость воды при 20˚C ν = 1·10^-6м²/с.

Определяем число Рейнольдса .

Для старых стальных труб Δ = 0,2мм, тогда 500d/Δ = 500·350/0,2 = 875000.

Re_1-2 < 500d/Δ, следовательно, значение K^ʹ_1-2 требует корректировки.

.

.

Рассчитываем потери напора на участке 1-2 .

Полный гидростатический напор .

Напор в начале участка .

Рабочий напор в начале участка , h_р.1 > h_р.2.

5. Расчет участка 0-1.

При расходе Q_0-1 = 96 > 50л/с ориентировочная скорость жидкости V_пр = 1,25м/с.

Рассчитываем диаметр .

Определяем ближайший диаметр труб d_0-1 = 350мм, а также расходную характеристику K^ʹ_0-1 = 1933л/с.

Определяем фактическую скорость на участке 0-1 .

Вязкость воды при 20˚C ν = 1·10^-6м²/с.

Определяем число Рейнольдса .

Для старых стальных труб Δ = 0,2мм, тогда 500d/Δ = 500·350/0,2 = 875000.

Re_0-1 < 500d/Δ, следовательно, значение K^ʹ_0-1 требует корректировки.

.

.

Рассчитываем потери напора на участке 0-1 .

Полный гидростатический напор .

Напор в начале участка .

2. Расчет ветвей:

1. Расчет ветви 2-6.

Определяем полный гидростатический напор в конце ветви .

Напор в начале ветви .

Допустимая потеря напора в ветви .

Определяем предварительное значение модуля расхода л/с.

Определяем значение модуля расхода л/с.

Диаметр труб на участке 2-6 d_2-6 = 150мм.

Определяем фактическую скорость жидкости на участке 2-6 .

Вязкость воды при 20˚C ν = 1·10^-6м²/с.

Определяем число Рейнольдса .

Для старых стальных труб Δ = 0,2мм, тогда 500d/Δ = 500·150/0,2 = 375000.

Re_2-6 < 500d/Δ, следовательно, значение K^ʹʹ_2-6 требует корректировки.

.

.

Рассчитываем потери напора на участке 2-6 .

Определяем гидростатический напор .

Фактический напор в точке 6 .

Рабочий напор в точке 6 , h_р.6 > h_зад.

3. Определение приводной мощности насоса:

1. Определяем высоту установки насоса над уровнем воды в зумпфе Напор, создаваемый насосом

Мощность на валу насоса

Вт.

Вывод:

1. В соответствии с поставленными задачами и начальными условиями в пределах РГР выполнено:

1. построен в масштабе по координатам l (длина) и z (геодезическая отметка) профиль трасс;

2. определены диаметры участков трубопровода, рассчитаны пьезометрические (H) и рабочие (h_p) напоры в заданных точках сети и построена пьезометрическая линия (ПЛ);

3. определена высота установки насоса над уровнем воды в зумпфе (высота всасывания z_н) и мощность N_дв на валу центробежного насоса (мощность приводного двигателя).

Список использованной литературы:

1. СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ГИДРАВЛИКЕ И ГИДРОПРИВОДУ: Учеб. пособие. Издание второе, переработанное и дополненное / Б.С.Маховиков, В.И.Медведков, В.В.Шорников. Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). СПб, 2010. 155 с.