2. Виконання розрахунків.
Завдання №1.
Формалін зливають із залізничної цистерни по трубі, нижній кінець якої на 0,5м нижчий дна цистерни. Тиск в цистерні і в приймаючому резервуарі однаковий; вмістимість цистерни - 46м³, діаметр - 2.5м. Густина формаліну- 1090кг/м³, в’язкість- 2.45сП; діаметр зливного отвору - 80мм. Визначити час за який цистерна спорожніє.
Приклад виконання.
Час, за який цистерна спорожніє, визначається по формулі (11). При відношенні
/ + 𝘩 = 1,25/(1.25+0.5) = 0,715 коефіцієнт швидкості = 0,75 (Табл.1)
Коефіцієнт витрат =0,61. Час спорожнення
τ
=
=
= 2740
С
= 45,6 хв
Завдання до виконання практичної роботи.
Кожний студент отримує окреме завдання згідно порядкового номера в групі (за шифром залікової книги).
Таблиця №1.
Дані до виконання практичної роботи.
№ з/п |
Завдання 1 |
||
Вмістимість цистерни, м³ |
Діаметр цистерни, м
|
Діаметр зливного отвору, мм |
|
1 |
32 |
1,7 |
25 |
2 |
35 |
2,0 |
30 |
3 |
40 |
2,7 |
35 |
4 |
45 |
3,5 |
45 |
5 |
55 |
4,0 |
50 |
6 |
60 |
4,5 |
55 |
7 |
65 |
5,0 |
60 |
8 |
70 |
5,5 |
65 |
9 |
75 |
6,0 |
70 |
10 |
80 |
6,5 |
75 |
11 |
85 |
7,0 |
80 |
12 |
90 |
7,5 |
85 |
13 |
95 |
8,0 |
90 |
14 |
100 |
8,5 |
95 |
15 |
105 |
9,8 |
100 |
16 |
60 |
5,5 |
70 |
17 |
70 |
6,5 |
80 |
18 |
75 |
7,5 |
90 |
19 |
95 |
8,5 |
95 |
20 |
40 |
3,5 |
50 |
Практична робота №3.
Тема: Простий трубопровід.
Витікання рідини через водозлив.
Розв’язування прикладів та задач.
Порядок виконання.
1. Розгляд схеми простого трубопроводу.
Простим
трубопроводом
називається трубопровід постійного
перерізу, який не має розгалужень.
Прикладом руху рідини по такому
трубопроводу із одного резервуару в
інший є протікання деревинноволокнистої
суспензії із напірного ящика в напускний,
подача проклеюючої емульсії, сірчаної
кислоти та інших хімікатів із ящиків
постійного рівня в змішувачі, подача
води до споживачів із водонапірних
башнів і т.д.
Схема простого трубопроводу. Рис.1.
2.Розрахунок простого трубопроводу.
Ціль розрахунку при відомій різниці рівнів рідини Н заключається в визначенні швидкості руху рідини по трубі та її витрат. Рахуючи, що різниця рівнів в резервуарах підтримуються постійною і тиски над вільними поверхнями однакові
=
),
напишемо рівняння
Бернуллі для перерізів 1-1 та 2-2 (за
площину для порівняння приймем
–
):
Н1
+
+
=
+
+
,
(1)
Де
- швидкість руху рідини в перерізі
1-1;
-
швидкість руху рідини в перерізі 2-2 (в
трубі);
– тиск
в перерізі труби 2-2;
- втрачений напір (гідравлічні опори на
дільниці між перерізами, які розглядаються).
Спростим та проведем заміни в рівнянні (1): по основному рівнянню гідростатики
=
+
Н2;
швидкість руху рідини в трубопроводі
(не
враховуєм швидкість
), а втрати напору
=
( λ
+
Підставивши ці вирази в рівняння Бернуллі, після перетворень отримаєм
+
=
+
+
+
(λ
+
);
Н = (1+ λ + ).
Звідси
=
= 𝜑
,
(2)
Де 𝜑 = ̶ коефіцієнт швидкості, враховуючий втрати напору на тертя та місцеві опори.
Витрати рідини в трубопроводі діаметром d будуть рівні 𝑄= (π d²/4).
Так як в загальному випадку та λ, які входять в коефіцієнт швидкості 𝜑, залежать від критерія Рейнольдса, рівняння (2) може бути вирішено тільки методом послідовного приближення. Поскільки метод досить трудоємкий, з достатньою для практики точністю витрати води в простому трубопроводі визначаються по формулі
𝑄 =
k
= k
,
(3)
Де
=
- середній гідравлічний нахил;
- довжина трубопроводу, м;
k – витратна характеристика труби, м³/с, представляє собою витрати рідини через трубу при горизонтальному нахилі рівному одиниці.
При
швидкості води в трубі
величина
витратної характеристики для стальних
та чавунних труб залежить тільки від
діаметра та шорсткості стінок.
Дослідні значення k для стандартних труб, бувших в експлуатації, приведені нижче :
8
10 15 20 25 32
40 50 70
k, л/с 0,067 0,174 0,337 0,78 1,513 3,263 4,739 9,5 18,59
80 100 125 150 175 200 225 250 275
k, л/с 29,26 61,16 97,16 149,2 229,7 328,4 455,4 622,2 807,1
300 325 350 400
k, л/с 1032 1282 15,66 2202
При
швидкості води
витратна
характеристика визначається з врахуванням
поправочного коефіцієнта β:
0,2
0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
0,8 0,9 1
β 1,187 1,131 1,095 1,072 1,054 1,04 1,03 1.02 1.015
1,1 1,2
β 1.01 1,0
При розрахунках довгих трубопроводів враховуються тільки втрати напору по довжині, так як місцеві опори складають зазвичай 10% всіх втрат. При розрахунку коротких трубопроводів необхідно враховувати втрати напору не тільки по довжині, але і в місцевих опорах.