Примеры выполнение заданий курсовой работы по теме «Расчет простых трубопроводных систем».

Пример 1. C помощью насоса по трубе диаметром d = 50 мм и длиной l = 70 м нефть подается в закрытый резервуар на высоту H = 15 м (H = const).

Определить показание мановаккумметра (p_мв), установленного на поверхности нефти в закрытом резервуаре, если показание манометра после насоса p_ман = 1,3 ат. Расход нефти Q = 1,2 л/с, плотность нефти r_н = 900 кг/м³, относительная вязкость по Энглеру ^°E = 4,0. В системе установлен пробковый кран с углом закрытия a = 40^° и два колена к коэффициентом сопротивления x_кол = 0,8 (рис. 4.11).

Решение.

Представленная трубопроводная система относится к первому типу простых систем.

Для определения показания мановакуумметра воспользуемся уравнением Бернулли. Согласно методике составления данного уравнения:

1. Выбираем два сечения: первое – в месте установки манометра, данное сечение проводим нормально к направлению движения жидкости, где скорость равна скорости движения нефти в трубе – v; второе – по свободной поверхности в резервуаре, где давление определяется по мановакуумметру, а скорость равна нулю.

2. Сечения 1-1 и 2-2 нумеруем по направлению движения жидкости, для того чтобы в уравнении потери напора в гидравлических сопротивлениях учитывались со знаком «+».

3. В выбранных сечениях принимаем абсолютное давление (с учетом атмосферного): p₁ = p_а+p_ман; p₂ = p_а+p_мв.

4. Плоскость сравнения 0-0 проводим через ось первого сечения: z₁ = 0; z₂ =H.

5. Записываем уравнение Бернулли в общем виде и производим подстановку всех параметров:

;

z₁ = 0; z₂ =H;

p₁ = p_а+p_ман; p₂ = p_а+p_мв;

v_1сеч.=v; a₁ = 2,0; v_2сеч.=0.

Заметим, что движущаяся нефть – вязкая жидкость поэтому предполагаем ламинарный режим течения (a₁ = 2,0). Подставим имеющиеся параметры в уравнение Бернулли:

.

После сокращений и преобразований получим:

.

Рассчитаем слагаемые уравнения:

.

Скорость движения нефти в трубе рассчитываем через расход ; скоростной напор (малая величина).

Рассчитаем потери напора в гидравлических сопротивлениях ; потери напора в местных сопротивлениях , где - сумма коэффициентов местных сопротивлений. Учтем потери напора в двух коленах и пробковом кране . Согласно табличным значениям получаем ; тогда . Определим потери напора по длине . Для выбора расчетной формулы коэффициента гидравлического сопротивления l определим режим движения жидкости по критерию Рейнольдса . Определим коэффициент кинематической вязкости . Для его расчета воспользуемся значением относительной вязкости в градусах Энглера. По формуле Уббелоде: . Тогда .

Отсюда . Таким образом действительно имеет место ламинарный режим течения нефти.

Для ламинарного режима коэффициент гидравлического сопротивления имеет вид .

Определяем потери напора по длине:

.

Потери напора в гидравлических сопротивлениях

.

Подставляя все полученные значения в уравнение Бернулли, получаем:

.

Знак «минус» говорит о том, что мановакуумметр работает как вакуумметр, при этом величина вакуума p_мв = p_вак. = или p_вак. = 0,22 ат.

Ответ: показание мановакуумметра соответствует вакуумметрическому давлению p_мв = p_вак. = 0,22 ат.

Пример 2. Вода из закрытого резервуара A поступает в открытый резервуар B при пропускной способности системы Q = 15 л/с по трубам: d₁ = 75 мм; l₁ = 8 м и l₂ = 12 м; d₂ = 100 мм и l₃ = 15 м. Напоры воды в резервуарах постоянны относительно оси трубы: H₁ = 1,5 м; H₂ = 3,5 м (рис. 4.12).

Определить показание манометра (p_ман) на поверхности воды в закрытом резервуаре, а также соответствующий манометрический напор (H_ман).

Принять абсолютную шероховатость труб D₁ = 0,5 мм; D₂ = 0,2 мм. Учесть местные сопротивления в системе: на входе в первую трубу; в пробковом кране при угле закрытия a = 30^°; при внезапном расширении и на выходе из второй трубы.

Движение воды в системе считать установившимся (Q = const). Построить линию полного напора, пьезометрическую линию, эпюру потерь напора.