Глава 1 Расчёт тупикового трубопровода

1.1Выбор главной магистрали

Задаёмся средним гидравлическим уклоном на магистралях =0.01 и вычисляем ориентировочные значения требуемых давлений в начале трубопровода. Так как расчёт ориентировочный, то влиянием местных сопротивлений на участках пренебрегаем, а плотность воды везде принимаем одинаковой.

Для направления в водонапорный бак 5.

P’_H = P₅+ g**( d-b+(2+3))=1*10⁵+9.81*999*(25-2+0.01*(120+150))=351864.9 Па

Для направления к потребителю 1.

P’’_H = P₁+ g**( I-b+(2+4+5+6))=2*10⁵+9.81*999*(15-2+0.01*(120+80+200+100))=376403 Па

Для направления к потребителю 2.

P’_H = P_II+ g**( II-b+(2+4+5+7+8))=1.5*10⁵+9.81*999*(20-2+0.01*(120+80+200+150+100)) =390104 Па

Для направления на распыление 7.

P’_H = P_VII+ g**( VII-b+(2+4+9+10+11))=1.8*10⁵+9.81*999*(-5+2+ 0.01*(120+80 +110+120 +130))= 205480 Па

Для направления в водонапорный бак IV.

P’_H = P_изб+ g**( 4-b+(2+4+9+13+14+18))=1.8*10⁵+9.81*999*(15-2+0.01*(120+80+110+150+160+150))=368163 Па

Т.о. образом главная магистраль к потребителю 2.

Расчёт участков главной магистрали

Т. к. задано давление у потребителя 2, то расчёт начинаем с участка 8. 1.По табл. 9 лит.1 принимаем оптимальную скорость, соответствующую расходу 41.67 л/c для чугунных труб, v’_опт=1.42м/с.

2.Ориентировочное значение диаметра.

D’=Q/0.785* v’_опт=(150/3600)/0.785*1.42=0.193м (1)

3. По ГОСТ 5525-61 принимаем трубу D_нар=222мм, =11мм с внутренним расчётным диаметром D = D_нар-2=222-11*2=200мм=0.2м

4.Определяем фактическую скорость воды на участке.

v=Q/0.785*D²=(150/3600)/0.785*0.2²=1.327м/с (2)

5.Определяем число Рейнольдса.

Re=v*d/=1.327*0.2/0.31*10^-6=856129 (3)

Для чугунных бывших в употреблении труб по табл.8. лит.1 принимаем коэффициент эквивалентной шероховатости К_э=0.5 мм.

Предельные числа Рейнольдса.

Re¹_пр=10* D/ К_э=10*0.2/0.5*10^-3=4000 (4)

Re²_пр=500* D/ К_э=500*0.2/0.5*10^-3=200000 (5)

т.к. Re Re²_пр, зона гидравлически шероховатого трения.

6.Коэффициент жидкостного трения вычисляем по формуле Шифринсона.

=0.11*( К_э/D)^0.25=0.11*(0.5/200)^0.25=0.0246 (6)

7.Назначение задвижки на участке – отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для неё по табл.12 лит.1 ₃=0.1.

8.Эквивалентная длина участка.

l_экв=₃*D/₃=0.1*0.2/0.0246=0.813 м(7)

9.Приведённая длина.

l_пр=l₈+ l_экв=100+0.81=100.81м(1.8)

10.Удельные потери энергии.

Н=* l_пр*v²/2*D=0.0246*100.81*1.327²/2*0.2=10.91Дж/кг(9)

11.Давление в начале участка.

P_p’=P₂+g**(z_II-z_p’)+*H=1.5*10⁵+9.81*961.8*(20-5)+10.91*961.8=302022.1Па(10)

Расчёт подогревателя

P_p=P_p’+g**(z_p-z_p’+ h_подогр)=302022.1+9.81*980.4*(0+16)= 455905.7 Па(11)

Участок 7

1.По табл. 9 лит.1 принимаем оптимальную скорость, соответствующую расходу 41.67 л/c для чугунных труб, v’_опт=1.42м/с.

2.Ориентировочное значение диаметра.

D’=Q/0.785* v’_опт=(150/3600)/0.785*1.42=0.193м

3. По ГОСТ 5525-61 принимаем трубу D_нар=222мм, =11мм с внутренним расчётным диаметром D = D_нар-2=222-11*2=200мм=0.2м

4.Определяем фактическую скорость воды на участке.

v=Q/0.785*D²=(150/3600)/0.785*0.2²=1.327м/с

5.Определяем число Рейнольдса.

Re=v*d/=1.327*0.2/0.31*10^-6=856129

Для чугунных бывших в употреблении труб по табл.8. лит.1 принимаем коэффициент эквивалентной шероховатости К_э=0.5 мм.

Предельные числа Рейнольдса.

Re¹_пр=10* D/ К_э=10*0.2/0.5*10^-3=4000

Re²_пр=500* D/ К_э=500*0.2/0.5*10^-3=200000

т.к. Re Re²_пр, зона гидравлически шероховатого трения.

6.Коэффициент жидкостного трения вычисляем по формуле Шифринсона.

=0.11*( К_э/D)^0.25=0.11*(0.5/200)^0.25=0.0246

7.Назначение задвижки на участке – отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для неё по табл.12 лит. 1 ₃=0.1.

Значение коэффициента сопротивления тройника принимаем по табл.17 лит.1 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в боковом отводе, предварительно определив Q₅=Q₇+ Q₆=150+150=300 м³/час и D’₅ = 0.27м по (1.1) при v’_опт=1.46м/с. По ГОСТ 5525-61 расчётный диаметр трубы D =274-12*2=250мм =0.25м.

Т.о. для тройника имеем D_б/ D₀=D₇/ D₅=0.2/0.25=0.8; Q_б/Q₀=Q₇/ Q₅=150/300=0.5. По табл.17 лит.1 находим 1 _тр=2.79.

8.Эквивалентная длина участка.

l_экв=(₃+_тр)D/₃=(0.1+2.79)*0.2/0.0246=2.35 м

9.Приведённая длина.

l_пр=l₇+ l_экв=150+2.35=152.35м

10.Удельные потери энергии.

Н=* l_пр*v²/2*D=0.0246*152.35*1.327²/2*0.2=16.5Дж/кг

11.Давление в начале участка.

P_m=P_p'+g**(z_p-z_m)+*H=455905.7+9.81*999*(5-5)+16.5*999=472389.2Па

Участок 5

1.По табл. 9 лит.1 принимаем оптимальную скорость, соответствующую расходу 83.34 л/c для чугунных труб, v’_опт=1.46м/с.

2.Ориентировочное значение диаметра.

D’=Q/0.785* v’_опт=(300/3600)/0.785*1.46=0.27м

3. По ГОСТ 5525-61 принимаем трубу D_нар=222мм, =11мм с внутренним расчётным диаметром D = D_нар-2=274-12*2=250мм =0.25м

4.Определяем фактическую скорость воды на участке.

v=Q/0.785*D²=(300/3600)/0.785*0.25²=1.7м/с

5. Определяем число Рейнольдса.

Re=v*d/=1.7*0.25/1.096*10^-6=387773.72

Для чугунных бывших в употреблении труб по табл.8. лит.1 принимаем коэффициент эквивалентной шероховатости К_э=0.5 мм.

Предельные числа Рейнольдса.

Re¹_пр=10* D/ К_э=10*0.25/0.5*10^-3=5000

Re²_пр=500* D/ К_э=500*0.25/0.5*10^-3=250000

т.к. Re Re²_пр, зона гидравлически шероховатого трения.

6. Коэффициент жидкостного трения вычисляем по формуле Шифринсона.

=0.11*( К_э/D)^0.25=0.11*(0.5/250)^0.25=0.0233

7.Для резкого поворота трубы без переходного закругления табл.12 лит.1 _п=1.25.

8.Эквивалентная длина участка.

l_экв=_п*D/₃=1.25*0.25/0.0233=13.41 м

9.Приведённая длина.

l_пр=l₅+ l_экв=200+13.41=213.41м

10.Удельные потери энергии.

Н=* l_пр*v²/2*D=0.0233*213.41*1.7²/2*0.25=28.74Дж/кг

11.Давление в начале участка.

P_e=P_m+g**(z_m-z_e)+*H=472389.2+9.81*999*(5-(-2)+28.74*999=569701.8Па

Участок 4

1.По табл. 9 лит.1 принимаем оптимальную скорость, соответствующую расходу 275.8 л/c для чугунных труб, v’_опт=1.62м/с.

2.Ориентировочное значение диаметра.

D’=Q/0.785* v’_опт=(993/3600)/0.785*1.62=0.467м

3. По ГОСТ 5525-61 принимаем трубу D_нар=480мм, =15мм с внутренним расчётным диаметром D = D_нар-2=429-15*2=450мм =0.45м

4.Определяем фактическую скорость воды на участке.

v=Q/0.785*D²=(993/3600)/0.785*0.45²=1.735м/с

5.Определяем число Рейнольдса.

Re=v*d/=1.735*0.45/1.096*10^-6=712363.14

Для чугунных бывших в употреблении труб по табл.8. лит.1 принимаем коэффициент эквивалентной шероховатости К_э=0.5 мм.

Предельные числа Рейнольдса.

Re¹_пр=10* D/ К_э=10*0.45/0.5*10^-3=9000

Re²_пр=500* D/ К_э=500*0.45/0.5*10^-3=450000

т.к. Re Re²_пр, зона гидравлически шероховатого трения.

6.Коэффициент жидкостного трения вычисляем по формуле Шифринсона.

=0.11*( К_э/D)^0.25=0.11*(0.5/450)^0.25=0.02

7. Значение коэффициента сопротивления тройника принимаем по табл.17 лит.1 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в боковом отводе, предварительно определив Q₂=Q_V+ Q₄=993+300=1293 м³/час и D’₂ =0.5055м по (1.1) при v’_опт=1.79м/с. По ГОСТ 5525-61 расчётный диаметр трубы D =532-16*2=500мм =0.5м.

Т.о. для тройника имеем D_б/ D₀=D₄/ D₂=0.45/0.5=0.9; Q_б/Q₀=Q₄/Q₂=993/1293=0.768. По табл.17 лит.1 находим 1 _тр=1.5.

8.Эквивалентная длина участка.

l_экв=_тр*D/₃=1.6*0.45/0.02=33.75 м

9.Приведённая длина.

l_пр=l₄+ l_экв=80+33.75=113.75м

10.Удельные потери энергии.

Н=* l_пр*v²/2*D=0.02*113.75*1.735²/2*0.45=7.6092Дж/кг

11.Давление в начале участка.

P_с=P_e+g**(z_e-z_c)+*H=569701.8+9.81*999*(-2-5)+7.6092*999=508702.1Па

Участок 2

1.По табл. 9 лит.1 принимаем оптимальную скорость, соответствующую расходу 359.17 л/c для чугунных труб, v’_опт=1.79м/с.

2.Ориентировочное значение диаметра.

D’=Q/0.785* v’_опт=(1293/3600)/0.785*1.79=0.5055м

3. По ГОСТ 5525-61 принимаем трубу D_нар=532мм, =16мм с внутренним расчётным диаметром D = D_нар-2=532-16*2=500мм =0.5м.

4.Определяем фактическую скорость воды на участке.

v=Q/0.785*D²=(1293/3600)/0.785*0.5²=1.83м/с

5.Определяем число Рейнольдса.

Re=v*d/=1.83*0.5/1.096*10^-6=834854

Для чугунных бывших в употреблении труб по табл.8. лит.1 принимаем коэффициент эквивалентной шероховатости К_э=0.5 мм.

Предельные числа Рейнольдса.

Re¹_пр=10* D/ К_э=10*0.5/0.5*10^-3=10000

Re²_пр=500* D/ К_э=500*0.5/0.5*10^-3=500000

т.к. Re Re²_пр, зона гидравлически шероховатого трения.

6.Коэффициент жидкостного трения вычисляем по формуле Шифринсона.

=0.11*( К_э/D)^0.25=0.11*(0.5/500)^0.25=0.01956

7.Для обратного клапана _ок=2.2 (табл.15 лит.1)

Для задвижки _з=0.1

8.Эквивалентная длина участка.

l_экв=(_ок+_з)*D/₃=(2.2+0.1)*0.5/0.01956=58.79 м

9.Приведённая длина.

l_пр=l₂+ l_экв=120+58.79=178.79м

10.Удельные потери энергии.

Н=* l_пр*v²/2*D=0.01956*178.79*1.83²/2*0.5=11.71Дж/кг

11.Давление в начале участка.

P_b=P_c+g**(z_c-z_b)+*H=508702+9.81*999*(5-2)+11.71*9.81=538217.45Па

Таблица 1 – сводная таблица результатов расчёта главной магистрали.

Участок	Длина участка, м	Расход, л/с	Диаметр, мм	Скорость, м/с	Приведённая длина участка, м	Потеря энергии, Дж/кг	Давление в начале участка, Па
8	100	41.67	222	1.327	100.81	10.91	302022
7	150	41.67	222	1.327	152.35	16.5	472389
5	200	83.34	250	1.7	213.41	28.74	569701
4	80	275.8	480	1.735	113.75	7.6092	508702
2	120	359.17	532	1.83	178.79	11.71	538217