3. Расчет участка 5

Целью данного расчета является определение зависимости падения давления на участке 5 от расхода.

Расчетные данные участка приведены в задании на проектирование.

Задаемся U = 1 м/с

Определяем площадь поперечного сечения трубопровода по формуле:

;

где Q – заданный расход жидкости на заданном участке, м/с³.

U_зад – заданная скорость, м/с.

Отсюда: (м²).

Определим диаметр трубопровода на данном участке по формуле (1.1):

(м);

По ГОСТ 8732-70 (таб. 4) принимаем трубу бесшовную, горячекатанную из стали 10 диаметром = 402 мм, б = 40 мм.

мм = 0,322 м;

Уточняем значение скорости на данном участке по формуле:

;

(м/с);

Полученное значение скорости воды удовлетворяет условию U =1÷3 м/с.

Определяем критерий Рейнольдса по формуле (1.2):

;

Принимаем ν = 0,3905·10^-6 м²/с, при t = 75ºC по табл. 2. интерполяцией.

В зависимости от числа Рейнольда по табл. 11. выбираем формулу для расчета коэффициента жидкостного трения λ.

Если R_e > , то λ вычислим по формуле Шифринсона (1.3):

К_э=1 мм =1·10^-3 м;

;

, и тогда

R_e =1,3·10⁶ >1,6·10⁵;

Значение числа Рейнольдса входит в данные пределы и поэтому величину λ вычислим по формуле (1.3):

Вычисляем суммарный коэффициент местного сопротивления на участке:

Σξ =3ξ_пов+3ξ_к (1.14), где

ξ _пов, – коэффициент местного сопротивления при входе в трубу без закруглений входных кромок. По табл. 12 ξ_пов, =0,5.

ξ_к,=2,5.

При длине участка 300 м, принимаем количество поворотов из соотношения 1000 м –10 отводов. Количество поворотов: шт.

Количество компенсаторов из соотношения 1000 м – 10 компенсаторов примем равное:

шт.

Умножив это число на количество компенсаторов на участке, получим:

Σξ = 3^.0,5+3^.2,5 =9.

Подставим известные величины в формулу и получаем зависимость потери напора на данном участке от расхода жидкости:

, м;

или:

, где

;

ΔZ₅ = Z_е –Z_с =6 - 4 =2 м;

(1.6);

По формуле (1.6) определяем потери напора при различных значениях расхода жидкости и результаты расчета сводим в таблицу 1.4. Задаемся значениями расхода Q в интервале [0 ÷ 0,26].

Таблица 1.3. Зависимость ΔH=f(Q) для участка 5.

Q, м3/с	0	0,025	0,05	0,075	0,1	0,125	0,15	0,175	0,2	0,22	0,24	0,26
ΔH, м	2	2,14	2,56	3,27	4,25	5,52	7,07	8,9	11,01	12,91	14,98	17,37

Затем по данным табл. 1.4. стоим графики зависимости ΔH=f(Q) на участке 5 (см. графическое приложение, кривая 5).

1.4 Расчет участка 4.

Целью данного расчета является определение зависимости падения давления на участке 4 от расхода.

Расчетные данные участка представлены в задании на проектирование.

Задаемся скоростью U = 1 м/с.

Определяем площадь поперечного сечения трубопровода по формуле:

;

где Q – заданный расход жидкости на заданном участке, м/с³.

U_зад – заданная скорость, м/с.

Отсюда: (м²).

Определяем диаметр трубопровода на данном участке по формуле (1.1):

(м).

По ГОСТ 8732-70 (таб. 4) принимаем трубу бесшовную, горячекатанную из стали 10 диаметром = 219 мм, б = 30 мм.

мм = 0,159 м;

Уточняем значение скорости на данном участке по формуле:

;

(м/с).

Полученное значение скорости воды удовлетворяет условию U = 1÷3 м/с.

Определим критерий Рейнольдса по формуле (1.2):

;

ν =0,3905·10^-6 м/с при t = 75°C по табл. 2 интерполяцией.

В зависимости от числа Рейнольдcа по табл. 11 выбираем формулу для расчета коэффициента жидкостного трения λ.

Если R_e > , то λ вычислим по формуле Шифринсона (1.3):

К_э=1 мм =1·10^-3 м;

;

, и тогда

R_e =7,2·10⁵ >7,95·10⁴;

Значение числа Рейнольдса входит в данные пределы и поэтому величину λ вычислим по формуле (1.4):

;

Вычисляем сумму коэффициентов местных сопротивлений для данного участка по формуле: , где

ξ_пов;ξ_к,;ξ_тр;ξ _задв – коэффициенты местного сопротивления, где

ξ _пов – коэффициент местного сопротивления при входе в трубу без закруглений входных кромок. По табл. 12 ξ_пов=0,5.

ξ_к,=2,5.

ξ_тр – коэффициент местного сопротивления тройника. Значение ξ_тр при разделении потоков, учитывающего потери напора частичного расхода, движущегося под углом 90 ^оС

к суммарному потоку. Для выбора ξ_тр находим соотношение:

, где

По табл. 17 принимаем ξ_тр =4,4;

ξ _задв – коэффициент местного сопротивления при входе в трубу при хорошо закругленных кромках . По табл. 12 ξ_задв =0,1.

При длине участка 450 м принимаем 6 поворотов и 6 компенсаторов П.

Вычисляем сумму коэффициентов местных сопротивлений для данного участка по формуле:

Отсюда: ;

Подставляем известные величины в формулу и получаем зависимость потери напора на данном участке от расхода жидкости:

, м;

или:

, где

;

ΔZ₄ = Z_I –Z_с =5 - 4 =1 м;

(1.7).

По формуле (1.7) определяем потери напора при различных значениях расхода жидкости и результаты сводим в табл. 1.4. Задаемся значениями расходов в интервале [0 ÷ 0,05].

Таблица 1.4. Зависимость ΔH=f(Q) для участка 4

Q, м3/с	0	0.05	0.01	0.015	0.02	0.025	0.03	0.035	0.04	0.045	0.05
ΔH, м	1	1,36	2,43	4,21	6,7	9,91	13,8	18,47	23,81	29,87	36,6

По данным таблицы 1.5 строим графики зависимости ΔH=f(Q) (см. графическое приложение, кривая 4).