2.4 Визначення діаметра зливного трубопроводу

Різниця рівнів рідини у резервуарах А і В (Рисунок 1.4) дає нам величину наявного напору Н_н = Н₃ + Н₂, за рахунок якого рідина перетікає з одно резервуара в інший і який іде на подо­лання втрат на тертя і в місцевих опорах зливної лінії:

де - коефіцієнт гідравлічного тертя; розрахункова довжина зливного трубопроводу; – швидкість течії.

Рисунок 1.4 Схема до розрахунку діаметра зливного трубопроводу

Дані для визначення розрахункової довжини зливної лінії ві­домі. Але, оскільки невідомий діаметр зливної лінії d_зл і, як на­слідок, режим течії в зливній лінії,

то задачу розв’язуємо графо-аналітичним методом.

Задаємось рядом значень і робимо повний гідра­влічний розрахунок для кожного діаметра. Орієнтовно можна взяти Крок розрахунку повинен бути таким, щоб шуканий діаметр d_зл опинився посередині вибраного діапазону діаметрів. Орієнтовно можна взяти .

Алгоритм розрахунку для діаметра наступний:

Вибір форм

ули для

Повний гідравлічний розрахунок зливного трубопроводу ви­конується на ПЕОМ, (мова “Паскаль”) за програмою “hd”, що є в фонді кафедри. Надрукувати про­граму і результати розрахунків, побу­дувати графік на мілімет­ровому папері формату А4. За відо­мим значенням наявного напору Н_н знаходимо необхідний діаметр d_х = ... мм (Рисунок 1.5). В кінці виконати перевірочний розрахунок для одного з діаметрів, використаного для побудови графіка.

Рисунок 1.5 Знаходження діаметра зливного трубопроводу

Розрахунок:

Наявний напір Н_н = Н₂ + Н₃ =3,725 + 3,5=6,225 м.

Задача розв’язується графоаналітичним способом з застосу­ванням ЕОМ (додаток Д). Для цього в програму вводимо дані самопливного трубопроводу: довжину трубопроводу, витрату рідини, шорсткість труби, в’язкість рідини, еквівалентну довжи­ну, коефіцієнт місцевого опору, мінімальний діаметр, максима­льний діаметр, кількість точок для графіка. За отриманими зна­ченнями результатів розрахунку будуємо гідравлічну характери­стику трубопроводу - графічну залежність (додаток Е). Отримаємо параболічну криву, з якої за наявним напором Н_н =6,225м визначаємо діаметр зливного трубопроводу:

Проведемо перевірочний гідравлічний розрахунок для d₁ = 0,11 мм. Обчислимо число Rе:

Оскільки Re₁< Rе < Rе_II, то для визначення використовує­мо формулу Альтшуля:

Визначаємо швидкість руху рідини:

Визначимо втрати напору при значенні d= 0,11 м,

Таким чином, отримані значення величин , , і , відпові­дно до точності проведених розрахунків, співпадають з резуль­татами, які отримані за допомогою програми (див. Додаток A). Відповідь: d_зл = 0,11 м.

1.5 Визначення втрат напору в місцевих опорах напірної лінії і їх еквівалентної довжини

Згідно схеми (Рисунок 1.6) напірна лінія має:

два різких повороти 90° (1, 2);

два плавних стандартних повороти 90° (3, 6);

витратомір Вентурі (4);

Ртсунок 1.6 Схема до розрахунку напірної лінії

Оскільки всі ці місцеві опори розміщені на напірній лінії піс­ля манометра р_М1, то ми можемо використати його покази для визначення сумарного коефіцієнта місцевих опорів. Для цього запишемо рівняння Бернулі для перерізу 1-1, де розміщений ма­нометр, і перерізу 2-2 на виході з напірної лінії:

Якщо площина порівняння розміщена на рівні перерізу 1- 1, то величини які ходять в рівнянні Бернулі, будуть рівні:

;

.

З урахуванням цього, рівняння Бернулі набуде вигляду:

звідки

Коефіцієнт гідравлічного тертя визначається згідно залеж­ностей наведених в п.1.3.

Знаючи втрати , знаходимо сумарний коефіцієнт місце­вих опорів:

Еквівалентна довжина місцевих опорів буде рівна:

Тоді розрахункова довжина напірної лінії:

де сумарна довжина всіх ділянок напірної лінії.

Розрахунок:

Знаходимо швидкість потоку рідини і число Rе в напірному трубопроводі:

Оскільки режим турбулентний, то визначимо перехідні числа Рейнольдса:

< < , отже течія відповідає зоні змішаного тертя і коефіцієнт тертя визначаємо за формулою Альтшуля:

Розраховуємо сумарний коефіцієнт місцевих опорів напірної лінії за формулою, отриманою з рівняння Бернулі для перерізів 1-1 і 2-2 (див. Рисунок 1.6):

Еквівалентна довжина місцевих опорів напірного трубопроводу визначається за формулою:

.

Розрахункова довжина напірного трубопроводу

Відповідь: h_м.о.= 4.25 м; l_екв = 244,9 м; l_розр = 824,4 м.