- •Гидравлический расчет трубопроводов
- •Предисловие
- •1.Общие сведения о трубопроводной системе
- •1, 2, 3, 4,5 – Зоны движения
- •2. Методика гидравлического расчета
- •3. Пример расчета варианта задания
- •3.1. Расчет физических параметров воды
- •3.2. Расчет трубопровода 5
- •3.3. Расчет трубопровода 4
- •3.4. Расчет магистрального трубопровода 3
- •3.5. Расчет магистрального трубопровода 2
- •3.6. Расчет высоты уровня воды в баке водонапорной башни
- •3.7. Расчет всасывающего трубопровода 1
- •4. Использование вычислительных программ
- •Задание на курсовую работу
- •Приложения
- •Содержание
3. Пример расчета варианта задания
Рассмотрим следующий вариант водопроводной сети, схема которой показана на рис.4.
Трубопроводы имеют следующую длину:
1= 20 м; 2= 150 м; 3= 450 м; 4= 370 м; 5= 280 м.
Разности высот узловых точек:
; 25 м; - 6 м;8 м;
- 7 м.
Насос забирает из берегового колодца воду с температурой =18C. Всасывающий трубопровод 1 снабжен клапаном с сеткой. Во время максимального водопотребления расход воды к потребителю I равен = 80 л/с. Избыточное давление воды у потребителя I в точке g должно составлять = 0,7 бар. ПотребительII снабжается горячей водой, нагреваемой в подогревателе до температуры = 95С. Гидравлическое сопротивление подогревателя составляет = 0,6 бар. Во время максимального водопотребления расход холодной воды к потребителюII равен = 60 л/с. Избыточное давление воды у потребителяII в точке m должно составлять = 1,2 бар. Отношение суммарного потребления воды во время максимального водопотребления к среднесуточному равно= 1,65. Принять, что всасывающий трубопровод изготавливается из стальной сварной трубы, которая является умеренно заржавевшей, а остальные трубопроводы – из бесшовных стальных труб. Потерями давления в поворотах трубопроводов пренебречь.
Требуется определить:
- диаметры труб 1 – 6;
- их гидравлические сопротивления;
- избыточные давления в точках a, b, c, d, e, f, k;
- необходимую высоту уровня воды в водонапорной башне ;
- допустимую высоту всасывания .
Построить графики геометрических высот узловых точек водопроводной сети и избыточного давления воды в этих точках, взяв в качестве расстояний между точками длины трубопроводов и считая нулевой высоту расположения насоса.
3.1. Расчет физических параметров воды
К потребителю I подается холодная вода с температурой . Избыточное давление воды = 0,7 бар = = 0,07 МПа. Принимаем, что атмосферное давление= =0,1 МПа. Отсюда абсолютное давление воды= =0,17 МПа.
В табл. П1 приведены значения параметров воды для абсолютных давлений 0,1 МПа, 2 МПа и температур 10С и 20С:
;
Определим значения плотности и вязкости воды для р = = 0,17 МПа и = 18С линейной интерполяцией по формуле
.
Здесь x1, x2, y1, y2 – соответственно значения аргумента и функции в ближайших ячейках таблицы; х – заданное значение аргумента; у – искомое значение функции. Так как характеристики воды зависят от двух параметров (температуры и давления), то сначала найдем их значения для температуры t = 18С и давлений р = 0,1 МПа и 2 МПа, а затем проведем интерполяцию по давлению.
К потребителю II вода поступает с температурой tk = 95С при абсолютном давлении 2,2 бар или 0,22 МПа. Из табл. П1 находим ближайшие значения:
;
Аналогичным образом получаем
;
;
;
;
;
.
3.2. Расчет трубопровода 5
В период максимального водопотребления расход холодной воды к потребителю II составляет q2=60 л/с= 0,06 м3/с. После нагревания до температуры 95С плотность воды снижается, а объемный расход увеличивается до значения
.
Первоначально принимаем скорость воды в этом трубопроводе v5 = 1 м/с. Из (10) находим площадь внутреннего сечения трубы
.
Ориентировочный внутренний диаметр трубопровода
.
Из табл. 4 принимаем толщину стенки трубы = 8 мм, отсюда наружный диаметр трубы = 276+2∙8=292 мм.
Ближайшей из ряда является труба с наружным диаметром = 299 мм. Внутренний диаметр трубы
=283 мм = 0,283 м.
Скорость воды в трубе
.
Критерий Рейнольдса для этого режима
.
Согласно табл. 11 для бесшовной стальной умеренно заржавевшей трубы принимаем величину эквивалентной шероховатости 5=0,3 мм. Параметры течения
.
.
Из табл. 12 определяем, что течение в трубе находится в области квадратичной зависимости, для которой коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле Шифринсона (13):
.
При длине трубопровода 5=280 м его гидравлическое сопротивление согласно уравнению Дарси-Вейсбаха (5)
Принимаем, что точка разветвления е и подогреватель находятся на одной геометрической высоте. Падение давления за счет разности геометрических высот составит
Согласно заданию избыточное давление у потребителя II в точке m должно составлять . Отсюда избыточное давление в точкеk составит
По заданию гидравлическое сопротивление подогревателя . Отсюда избыточное давление воды в точкеr
.
Примем, что диаметр задвижки перед подогревателем равен диаметру трубопровода горячей воды. Скорость воды в подводящем трубопроводе
.
Из табл. 14 находим, что коэффициент местного сопротивления полностью открытой задвижки = 0,1. Согласно (6) потеря давления воды на задвижке составит
45 Па.
Эта величина меньше погрешности округления, поэтому в дальнейших расчетах ее не учитываем.