1. Трубопровод технологической воды.
Для трубопровода заданы конфигурации и протяженности, обеспечивающие подачу технологической воды к потребителю. Требуется определить:
оптимальные диаметры отдельных участков трубопровода;
параметры воды у потребителей (давление, температура);
относительные потери давления от входа в трубопровод до соответствующего потребителя;
«гидравлический уклон» от входа трубопровод до соответствующего потребителя;
мощность, расходуемую на транспортировку воды к соответствующему потребителю (мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивлений).
ПРИМЕЧАНИЕ:
внутренний диаметр трубопровода принимать по ГОСТу (кратным 5 мм);
колено выполнить с поворотом потока на 90 (R=(2-4)dвн);
в качестве запорных органов использовать «нормальные задвижки»;
тройники (угольники) скомпоновать с насадкой;
падение температуры по длине трубопровода принять равным 2С на 100м длины (0,02С на 1м);
кинематическую вязкость воды определить по формуле Пуазеля для средней температуры воды на участке;
соотношения расходов воды у потребителя:
Схема трубопровода технологической воды:
Таблица №1. Потребитель
№п/п |
Расчетные величины |
Порядковый номер участка или элемента | ||
1 |
2 |
3 | ||
1 |
Характеристики участка или элемента трубопровода |
задвижка |
прямолинейный |
тройник |
2 |
Расход воды на участке |
44,05/0,0122 |
44,05/0,0122 |
44,05/0,0122 |
3 |
Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа/tвх; °С |
0,68/66 |
0,6794/66 |
/62,8 |
4 |
Длина участка Li |
- |
160 |
- |
5 |
Температура на выходе tвых °С |
66 |
62,8 |
62,8 |
6 |
Внутренний диаметр трубопровода на участке d’вн/dвн, м |
0,1246/0,12 |
0,1246/0,12 |
0,1246/0,12 |
7 |
Средняя скорость воды на участке Vср; м |
1,0787 |
1,0787 |
1,0787 |
8 |
Кинематическая вязкость воды по средней температуре v10-7 м2/с |
4,251 |
4,355 |
4,508 |
9 |
Число Рейнольдса Re105 |
3,045 |
2,97231 |
2,765 |
10 |
Коэффициент гидравлического или местного сопротивления ; |
1,0 |
1,5 | |
11 |
Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот, Па |
581,8 |
11131,7 |
872,7 |
12 |
Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых, Мпа |
0,6794 |
0,6674 |
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
P0, МПа |
t0, С |
Li, м | |
25 |
0,68 |
66 |
160 |
Расчет потребителя Q0.
Расход воды на участке:
Общий расход воды:
Расчет задвижки:
Расход воды:
Параметры воды на выходе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
, где – средняя скорость воды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинетическая вязкость воды по средней температуре, где
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент местного сопротивления: зад = 1,0
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет прямолинейного участка:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
, где – средняя скорость воды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент гидравлического сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет тройника:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
, где – средняя скорость воды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент местного сопротивления: тр. = 1,5
Потери давления:
Давление на выходе:
Таблица №2. Потребитель
№п/п |
Расчетные величины |
Порядковый номер участка или элемента | |
4 |
5 | ||
1 |
Характеристики участка или элемента трубопровода |
прямолинейный |
задвижка |
2 |
Расход воды на участке |
7,65/0,00213 |
7,65/0,00213 |
3 |
Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа/tвх; °С |
0,6688/62,8 |
0,6361/59,6 |
4 |
Длина участка Li |
160 |
- |
5 |
Температура на выходе tвых °С |
59,6 |
59,6 |
6 |
Внутренний диаметр трубопровода на участке d’вн/dвн, м |
0,0520/0,05 |
0,0520/0,05 |
7 |
Средняя скорость воды на участке Vср; м |
1,0848 |
1,0848 |
8 |
Кинематическая вязкость воды по средней температуре v10-7 м2/с |
4,575 |
4,692 |
9 |
Число Рейнольдса Re105 |
1,18557 |
1,15601 |
10 |
Коэффициент гидравлического или местного сопротивления ; |
0,01706 |
1,0 |
11 |
Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот, Па |
32121,6 |
588,4 |
12 |
Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых, Мпа |
0,6361 |
0,6355 |
Расчет потребителя Q1
Расчет прямолинейного участка:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
, где – средняя скорость воды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент гидравлического сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет задвижки:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
, где – средняя скорость воды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент местного сопротивления: зад. = 1,0
Потери давления:
Давление на выходе:
Таблица №3. Потребитель Q2
№ п/п |
Расчетные величины |
Порядковый номер участка или элемента | |||||
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 | ||
1 |
Характеристика участка или элемента трубопровода |
Прямолинейный |
Колено |
Прямолинейный |
Колено |
Прямолинейный |
Тройник |
2 |
Расход воды на участке |
36,4/0,01011 |
36,4/0,01011 |
36,4/0,01011 |
36,4/0,01011 |
36,4/0,01011 |
36,4/0,01011 |
3 |
Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа./tвх; ОС |
0,6682/ 62,8 |
0,6670/ 61,2 |
0,6666/ 61,2 |
0,6653/ 59,6 |
0,6649/ 59,6 |
0,6631/ 58 |
4 |
Длина участка Li |
80 |
- |
80 |
- |
80 |
- |
5 |
Температура на выходе tвых; ОС |
61,2 |
61,2 |
59,6 |
59,6 |
58 |
58 |
6 |
Внутренний диаметр трубопровода на участке d,вн/dвн м. |
0,1134/ 0,11 |
0,1134/ 0,11 |
0,1134/ 0,11 |
0,1134/ 0,11 |
0,1134/ 0,11 |
0,1134/ 0,11 |
7 |
Средняя скорость воды на участке Vср; м |
1,0638 |
1,0638 |
1,0638 |
1,0638 |
1,0638 |
1,0638 |
8 |
Кинематическая вязкость воды по средней температуре v∙10-7 м2/с |
4,519 |
4,575 |
4,633 |
4,692 |
4,752 |
4,813 |
9 |
Число Рейнольдца Re∙105 |
2,58946 |
2,55777 |
2,52575 |
2,49399 |
2,4625 |
2,43 |
10 |
Коэффициент гидравлического или местного сопротивления λ; ξ; |
|
0,706 |
|
0,706 |
|
1,5 |
11 |
Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот; ПА |
|
399,5 |
|
399,5 |
|
848,8 |
12 |
Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых; МПа |
0,6670 |
0,6666 |
|
|
0,6630 |
|
Расчет потребителя Q2
Расчет прямолинейного участка:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
dʹвн6=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент гидравлического сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет колена:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
dʹвн7=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент местного сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет прямолинейного участка:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
dʹвн8=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент гидравлического сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет колена:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
dʹвн9=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент местного сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет прямолинейного участка:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
dʹвн10=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент гидравлического сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет тройника:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
dʹвн11=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент местного сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Таблица №4. Потребитель
№ п/п |
Расчетные величины |
Порядковый номер участка или элемента | |
12 |
13 | ||
1 |
Характеристика участка или элемента трубопровода |
Прямолинейный |
Задвижка |
2 |
Расход воды на участке |
25/0,006944 |
25/0,006944 |
3 |
Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа./tвх; ОС |
0,6622/58 |
0,6492/54,8 |
4 |
Длина участка Li |
160 |
- |
5 |
Температура на выходе tвых; ОС |
54,8 |
54,8 |
6 |
Внутренний диаметр трубопровода на участке d,вн/dвн м. |
0,09405/0,095 |
0,09405/0,095 |
7 |
Средняя скорость воды на участке Vср; м |
0,9801 |
0,9801 |
8 |
Кинематическая вязкость воды по средней температуре v∙10-7 м2/с |
4,939 |
5,07 |
9 |
Число Рейнольдса Re∙105 | ||
10 |
Коэффициент гидравлического или местного сопротивления λ; ξ; |
0,016 |
1,0 |
11 |
Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот; ПА |
|
|
12 |
Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых; МПа |
|
|
Расчет потребителя Q3
Расчет прямолинейного участка:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
где =1м/с - средняя скорость воды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент гидравлического сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет задвижки:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
1м/с – средняя скорость воды в трубопроводе,
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент местного сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Таблица №5. Потребитель
№ п/п |
Расчетные величины |
Порядковый номер участка или элемента | |
14 |
15 | ||
1 |
Характеристика участка или элемента трубопровода |
Прямолинейный |
Задвижка |
2 |
Расход воды на участке |
11,4/ |
11,4/ |
3 |
Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа./tвх; ОС |
0,6497/54,8 |
0,6229/51,6 |
4 |
Длина участка Li |
160 |
- |
5 |
Температура на выходе tвых; ОС |
51,6 |
51,6 |
6 |
Внутренний диаметр трубопровода на участке d,вн/dвн м. |
/0,06 |
/0,06 |
7 |
Средняя скорость воды на участке Vср; м |
1,121 |
1,121 |
8 |
Кинематическая вязкость воды по средней температуре v∙10-7 м2/с |
5,207 |
5,35 |
9 |
Число Рейнольдса Re∙105 | ||
10 |
Коэффициент гидравлического или местного сопротивления λ; ξ; |
0,016 |
1,0 |
11 |
Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпо; ПА |
|
|
12 |
Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых; МПа |
|
|
Расчет потребителя Q4
Расчет прямолинейного участка:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
где =1м/с - средняя скорость воды в трубопроводе.
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент гидравлического сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе:
Расчет задвижки:
Расход воды:
Параметры воды на входе:
Температура воды на выходе:
Внутренний диаметр трубопровода:
1м/с – средняя скорость воды в трубопроводе,
По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:
Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:
Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:
По формуле Пуазеля:
Число Рейнольдса:
Коэффициент местного сопротивления:
Потери давления:
Давление на выходе: