Рекомендуемые диаметры труб для перекачки жидкостей с производительностью q

Диаметр d, мм

100

125

150

200

250

300

350

Q, л/с

до 5,4

5,4¸9,0

9,0¸15

15¸28

28¸45

45¸68

68¸95

Трубы стальные, бесшовные, общего назначения

Наружный диаметр,

d_н, мм

Внутренний диаметр,

d_вн, мм

Толщина стенки

d, мм

14

10

2,0

22

18

2,0

32

27

2,5

54

49

2,5

60

54

3,0

70

64

3,0

95

88

3,5

108

100

4,0

Трубы нефтепроводные и газопроводные

Наружный диаметр,

d_н, мм

Внутренний диаметр,

d_вн, мм

Толщина стенки

d, мм

114

106

4,0

146

136

5,0

168

156

6,0

194

180

7,0

245

227

9,0

273

253

10,0

299

279

10,0

426

402

12,0

Жидкость

t_о, Па

r, кг/м³

h, Па×с

Нефти

2¸10

840¸950

0,01¸0,1

Глинистый раствор

10¸20

1050¸1200

0,005¸0,05

Дизтопливо

4¸8

820¸940

0,01¸0,5

В я з к ос т ь

h - динамический

коэффициент вязкости;

n - кинематический

коэффициент вязкости;

[h ]=Па×с; [n]=м²/с;

n =h/r,

где r - плотность жидкости.

- коэффициент пропорциональности между касательными напряжениями и скоростью сдвига слоев жидкости, характеризующий интенсивность сил межмолекулярного взаимодействия при сдвиговой деформации (движение жидкости).

Зависит от структуры жидкости.

Уменьшается при увеличении температуры.

Давление

абсолютное

- напряжение сжатия, появляется в результате действия на жидкость сжимающих сил.

Давление

в точке поверхности

- отношение нормальной сжимающей силы DР к площади поверхности Dw при Dw®0. Характеристика точки. Распределение давлений по поверхности называется эпюрой.

Давление

насыщенного пара

р_н.п.=f(t°).

- давление, при котором из жидкости выделяются пузырьки пара (жидкость кипит). Давление насыщенного пара зависит от рода жидкости и температуры. C увеличением температуры возрастает.

Давление

манометрическое - р_м

вакуумметрическое - р_v

р_м= р - р_ат ;

р_v= р_ат - р.

показание мановакуумметра. Мановакуумметр измеряет избыток или недостаток абсолютного давления p в месте подсоединения прибора над атмосферным. По показаниям прибора р_м или р_v можно вычислить абсолютное давление р:

р= р_ат + р_м;

р= р_ат - р_v.

Давление

атмосферное - р_ат

- сила давления столба воздушной атмосферы на единицу поверхности Земли. В технике за среднее атмосферное давление принимается величина:

р_ат =0,1 МПа

Диаметр

гидравлический d_г

d_г =d - для круглой трубы;

d_г = D-d - для кольцевого сечения.

- характерный линейный размер сечения потока:

d_г =4×w / P

w - площадь поперечного сечения потока;

P - смоченный периметр (длина контакта в сечении потока между жидкостью и твердыми стенками).

Законы сохранения

— фундаментальные физические законы, на основании которых выводится ряд частных соотношений в гидромеханике

Закон

сохранения

объёмного расхода

Q=J×w=const

-через любое сечение потока при движении малосжимаемой жидкости за единицу времени проходит одно и то же объемное количество вещества:

Q=J₁×w₁ =J₂×w₂ =....=const;

J₁, J₂ , ...средние скорости в сечениях;

w₁, w₂ , ...- площади сечений потока.

Закон

сохранения

энергии

Е = Е_п + Е_к;

Е_п = m×g×z + m×р/r;

Е_к = m×J²/2;

Е₁= Е₂ +DЕ;

m×g×z₁ + m×р₁/r + m×J₁²/2=

m×g×z₂+ +m×р₂/r+m×J₂²/2++DЕ;

- жидкость в сечении потока обладает запасом потенциальной энергии Е_п и кинетической Е_к.

При движении жидкости: 1.Кинетическая энергия может переходить в потенциальную и

наоборот;

2. Часть полной энергии жидкости DЕ безвозвратно теряется, затрачивается на работу до преодолению силы трения и на работу по деформации потока при прохождении жидкости через местные сопротивления.

Закон

сохранения

количества движения

Из этого уравнения как частный случай следует П-ой закон Ньютона:

d(m×J)=F×dt; m×dJ/dt=F;

F = m×a;

a- ускорение движения.

- изменение количества движения выделенной массы жидкости равно сумме импульсов

действующих сил:

Этот закон сохранения используется в гидромеханике для определения повышения давления

при гидравлическом ударе, для определения силы давления струи жидкости на преграду и др.

Импульс силы

- произведение силы на время ее действия.

импульс силы = F×t.

Кавитация

р>p_н.п. - условие

отсутствия кавитации

р<p_ат.- необходимое условие

для

возникновения кавитации

р<p_н.п.- достаточное условие для

возникновения кавитации

- кипение жидкости при нормальных температурах и пониженном давлении (меньшем атмосферного), сопровождающееся схлопыванием пузырьков пара в областях повышенного давления. Кавитация возникает в тех сечениях потока, где давление падает до величины давления насыщенного пара.

Кавитация может возникнуть:

1. На входе в насос.

2. В местах резкого сужения потока (внутри насадка, струйный насос и др.).

3. В опасном сечении сифонного трубопровода.

Масса

- мера инертности тела, коэффициент пропорциональности между силой и ускорением движения тела во втором законе Ньютона.

Мера движения

векторная - количество движения

скалярная - кинетическая энергия

Модуль объёмной упругости

p=-E×DV/V - закон Гука

- коэффициент пропорциональности между сжимающим напряжением в жидкости (давлением) и относительной объемной деформацией.

Модуль упругости Е определяет интенсивность сил межмолекулярного взаимодействия (сил отталкивания) при всестороннем сжатии.

Момент силы

относительно точки

произведение величины силы на длину перпендикуляра, опущенного из этой точки на линию действия силы.

M₀ = R·s

Мощность

потока жидкости

- энергия массы жидкости, проходящей за единицу времени через сечение потока.

N =p×Q=r×g×H×Q,

где H- энергия единицы веса жидкости (напор).

Напряжение

- отклик материала на деформацию. Связь между напряжениями и деформациями определяется структурой вещества.

Напор

- энергия, отнесенная к весу жидкости.

Напор

насоса

H»(p_м+p_v) /r×g

- энергия на единицу веса, которую получает жидкость, проходящая через насос:

напор насоса H =

z₂+p₂/r×g+J₂²/2g-(z₁+p₁/r×g+J₁²/2g)

Насос

- машина для преобразования механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости.

Неньютоновские

жидкости

жидкости, структура которых и, следовательно, вязкость изменяются при изменении скорости сдвига (органические вещества, суспензии и др.)

Ньютоновские

жидкости

- жидкости с постоянной вязкостью (с простой внутренней структурой).

Плотность

- масса вещества, содержащаяся в единице объема: r =m/V

Работа силы

- скалярное произведение силы на перемещение под действием этой силы. Работа - характеристика определенного механизма (в механике).

Расход

- количество жидкости, проходящей через сечение потока за единицу времени.

Объемный расход: Q=V/t=J×w.

Массовый расход: Q_m=m/t=r×J×w

Весовой расход: Q_G=G/t=r×g×J×w

Рейнольдса

критерий

Re

- мера отношения сил инерции к силам трения в потоке ньютоновской жидкости.

Re =J×d×r/h

Рейнольдса

критерий модифицированный

Re^*

-мера отношения сил инерции к

силам трения в потоке вязко-пластичной жидкости.

Re^* =J×d×r/h_э,

где h_э - эффективная вязкость

Рейнольдса

критерий критический

Re_кр

- число Re , при котором происходит переход от ламинарного режима движения к турбулентному. Re_кр зависит от формы сечения канала и от структуры жидкости.

Сила

- мера взаимодействия 2-ух тел, приводится к деформации или к появлению ускорения тела.

Сила давления

жидкости на

плоскую поверхность

- мера взаимодействия между жидкостью и поверхностью, равна произведению давления в центре тяжести поверхности на

ее площадь:

Р=р_ц.т.×w

Скорость

средняя J

- скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы через данное сечение потока, чтобы сохранился расход, соответствующий действительному распределению скоростей в сечении.

Скорость

витания

- скорость осаждения твердой частицы в потоке жидкости.

Скорость

звука

- одна из физических характеристик вещества. Для несжимаемой жидкости , где

E_ж- модуль упругости жидкости ; r- плотность. Со скоростью звука распространяется ударная волна (импульс давления) в абсолютно жестком трубопроводе при гидравлическом ударе. Со скоростью звука распространяются все малые возмущения в среде.

Центр

весового давления

жидкости

Для горизонтальных поверхностей центр давления и центр тяжести совпадают.

точка на поверхности, через которую проходит вектор силы весового давления жидкости. Для плоских поверхностей, симметричных относительно вертикальной оси, центр давления расположен на оси симметрии в общем случае ниже центра тяжести.

Энергия

- определяет запас работы, которую может совершить

тело, изменяя свое состояние. Энергия - это невостребованная работа, математическая абстракция, формула, по которой можно вычислить максимальную работу. В реальных условиях

функционирования конкретного механизма часть энергии теряется и переходит в тепло. Отношение полученной работы к затраченной энергии есть коэффициент полезного действия механизма.

Энергия

кинетическая

m×J²/2

численно равна работе, которую нужно совершить, чтобы уменьшить скорость движущегося тела до нуля.

Энергия

потенциальная

m×g×z - положения

m×р/r- давления

m×g×z- - потенциальная энергия положения, такой энергией обладает тело массой m вследствие своего положения в поле силы тяжести. При падении с высоты z сила тяжести G=mg совершает работу m×g×z.

m×р/r - потенциальная энергия давления жидкости, есть энергия упругой деформации, которая запасается в жидкости вследствие ее сжатия внешними силами (давление напряжение сжатия в жидкости). При расширении жидкости (уменьшении давления) может быть совершена работа, равная m×р/r.

Энергия

удельная

- это энергия, отнесенная к количеству вещества (объемному, массовому или весовому).

Оглавление

Введение

3

Глава 1.

Совместная работа насоса и гидравлической сети

5

1.1.

Некоторые сведения о насосах

6

1.1.1.

Центробежные насосы

6

1.1.2.

Объёмные насосы

13

1.2.

Гидравлическая сеть

16

1.3.

Определение потерь энергии на преодоление

гидравлических сопротивлений

20

1.3.1.

Определение коэффициента гидравлического трения для ньютоновской жидкости

21

1.3.2.

Определение коэффициента гидравлического трения для вязкопластичной жидкости

23

1.4.

Определение рабочей точки центробежного насоса

(пример расчета)

24

1.5.

Определение рабочей точки объёмного насоса

29

Глава 2.

Регулирование подачи центробежного насоса

в гидравлическую сеть

32

2.1.

Изменение характеристики сети

32

2.1.1.

Расчет коэффициента сопротивления регулирующего крана

32

2.1.2.

Расчет параметров лупинга

34

2.2.

Изменение характеристики насосной установки

38

2.2.1.

Регулирование подачи путем изменения частоты

вращения вала насоса

39

2.2.2.

Регулирование подачи при совместной работе насосов

40

Глава 3.

Расчет всасывающей линии насосной установки

42

3.1.

Определение минимального диаметра трубопровода

44

3.2.

Определение максимального расхода жидкости

в трубопроводе

46

3.3.

Определение максимального коэффициента

сопротивления фильтра или максимально возможной высоты всасывания

46

Глава 4.

Расчеты на прочность элементов гидравлической сети

47

4.1.

Определение минимальной толщины стенки из условия прочности при гидравлическом ударе

47

4.2.

Определение минимальной толщины стенки закрытого резервуара, находящегося под внутренним избыточным давлением жидкости

50

Глава 5.

Определение времени опорожнения резервуаров от жидкости

54

Глава 6.

Рекомендации по выполнению курсовой работы

59

Библиографический список

61

Приложения

62

Приложение 1. Зависимость плотности воды от температуры

62

Приложение 2. Зависимость динамического коэффициента вязкости воды от температуры

62

Приложение 3. Зависимость давления насыщенных паров некоторых жидкостей от температуры

62

Приложение 4. Зависимость плотности и кинематического коэффициента вязкости некоторых жидкостей от температуры

63

Приложение 5. Механические свойства труб

64

Приложение 6. Модуль упругости жидкости

64

Приложение 7. Модуль упругости металлов

64

Приложение 8. Значения эквивалентной шероховатости для различных труб

64

Приложение 9. Значения усредненных коэффициентов местных сопротивлений(квадратичная зона)

65

Приложение 10. Характеристика насоса 1,5 К-6

66

Приложение 11. Рекомендуемые диаметры труб для перекачки жидкостей с производительностью Q

66

Приложение 12. Сортамент труб

67

Приложение 13. Физические свойства вязко-пластичных жидкостей

67

Приложение 14. Некоторые сведения из АЗБУКИ инженера

67