Гидравлическое сопротивление трубопровода Задача 11
По трубопроводу диаметром 38×4 мм при температуре 20 °C перекачивается вода. Расход воды составляет 6 т/ч. Определить скорость воды в трубопроводе и критерий Рейнольдса.
Решение
Плотность и вязкость жидкости (вода [2, с. 4-5], органические жидкости [2, с. 14, 15]: ρ = 998,2 кг/м3, μ = 1,0026 мПа·с.
Массовый расход жидкости:
.
Объёмный расход жидкости:
.
Эквивалентный диаметр трубы круглого
сечения равен внутреннему диаметру:
.
Площадь сечения трубы:
.
Скорость жидкости:
.
Критерий Рейнольдса:
.
Задача 12
Для условий задачи 11 определить коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси), если трубопровод стальной с незначительной коррозией. Определить потери давления и напора на трение, если общая длина трубопровода 20 м.
Решение
Абсолютная шероховатость трубопровода [1, с. 519, табл. XII]:
стальной с незначительной коррозией e = 0,2 мм.
Относительная шероховатость:
.
Коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси) находим по формуле Кольбрука:
.
Для проверки, рассчитаем коэффициент
Дарси для гидравлически гладких труб
по формуле Блазиуса:
.
Обычно коэффициент Дарси для шероховатых труб в несколько раз больше, чем для гидравлически гладких, но для любых труб при турбулентном течении коэффициент Дарси измеряется в сотых долях.
Потери давления на трение:
.
Потери напора на трение:
,
.
Задача 13
Для условий задачи 11 определить потери давления и напора на местные сопротивления, если трубопроводе установлены: диафрагма (с диаметром отверстия 15,87 мм), колено-угольник (4 шт.), нормальный вентиль.
Решение
Коэффициенты указанных в условии местных сопротивлений находим в справочнике [1, с. 520–522, табл. XIII] и заносим в табл. 1.
Считаем, что вода поступает в трубопровод из ёмкости. В этом случае, первым местным сопротивлением является вход в трубу, который может быть либо с острыми, либо с закруглёнными краями.
Последним местным сопротивлением является выход из трубы в другую ёмкость. Местное сопротивление выхода из трубы учитывается лишь в том случае, если выход потока находится ниже уровня жидкости в ёмкости. Когда выход из трубы находится выше уровня жидкости, и поток выливается свободно, местное сопротивление выхода отсутствует.
Таблица 1
Местные сопротивления
|
№ |
Название местного сопротивления |
Коэф. сопротивления ξ |
Кол-во сопротивлений |
|
1 |
Вход в трубу (с закруглёнными краями) |
0,2 |
1 |
|
2
|
Диафрагма
|
22,3 |
1 |
|
3 |
Колено-угольник (Dу = dэ = 30 мм) |
1,83 |
4 |
|
4 |
Нормальный вентиль (Dу = dэ = 30 мм) |
6,45 |
1 |
|
5 |
Выход из трубы (выше уровня жидкости) |
0 |
1 |
|
Сумма местных сопротивлений ξмс = 0,2 + 22,3 + 1,83·4 + 6,45 + 0 = 36,27 |
|||
Потери давления на местные сопротивления:
.
Потери напора на местные сопротивления:
,
.