Методическое пособие 680

Таблица 2.20 - H-Q характеристика для диаметра 820х10

Таблица 2.21 - H-Q характеристика для диаметра 920х10

Расчет показал, что для трубопровода 920х10 гидравлический уклон не хуже, чем требуемый, и полный напор в начале участка составляет 180,7 м.

5) Подберем диаметр (2) участка, чтобы начальный напор на участке был не более 180,7 м при условии, что расход на участке не менее 2100 м3/ч, а конечное давление не менее 0,2 МПа. Примем начальный диаметр равным 630х8 мм.

Расчет сведем в таблицы 2.22 -2.23.

Таблица 2.22 - H-Q характеристика для диаметра 630х8

Таблица 2.23 - H-Q характеристика для диаметра 720х9

30

Расчет показал, что для трубопровода 630х8 полный напор в начале участка 2 имеет значение больше, чем располагает система, а для трубопровода 720х9 имеет значение меньше, чем располагает наша система на главном направлении, следовательно, выбираем трубопровод 720х9.

Таким образом, для участка (2) будем имеем напор больше, чем необходимо, что приведет к увеличению расхода для участка 2, по сравнению с расходом заданным в исходных данных. Поскольку необходимый начальный напор для участка (2) 179,33 м практически совпадает с напором для участка (3) 180,7 м, будем считать, что расчетный расход на участке (2) совпадет с исходным значением.

6) Подберем диаметр на участке (1), с учетом того, что гидравлический уклон должен быть не хуже 2,3·10-3 м/м, начальный полный напор не более 300 м, расход на участке не менее 4170 м3/ч (фактический расход на участке составляет 2465+2100=4565 м3/ч), полный напор в конце участка не менее 180,7 м (в пересчете на давление (180,7- 63)·9,81·870=1,00 МПа). Примем начальный диаметр трубопровода 920х10. Результаты сведем в таблицы 2.24- 2.25.

Таблица 2.24 - H-Q характеристика для диаметра 920х10

Таблица 2.25 - H-Q характеристика для диаметра 1020х10

31

Ориентировочные расчеты показали, что для диаметра 920х10 и 1020х10 выполняются требования по начальному напору, но не удовлетворяют требования по гидравлическому уклону. С учетом того, что при использовании трубопровода 1020х10 отклонение от заданной величины линии гидравлического уклона 0,0023 м/м составляет менее 10%, примем в качестве расчетного диаметр 1020х10.

7) Расчетные диаметры имеют значения (см. рис. 2.11)

Рисунок 2.11 – Результаты предварительного расчета

8) Подберем насос, который удовлетворяет по условиям напора 242 м и расхода 4565 м3/ч. Используя приложения, где представлены основные характеристики насосов НМ, выберем те насосы, которые подходят для наших условий:

Таблица 2.26 – Характеристики насосов

32

На линии пересечения расходно-напорных характеристик насоса и трубопроводной системы отыщем рабочий расход и начальный полный напор. Подберем такой насос, для которого рабочий расход и начальный полный напор окажется удовлетворяющим условиям для обеспечения заданного расхода по системе.

Выбираем насос №4, рабочий расход составит 4550 м3/ч, напор насоса с учетом кавитационного запаса и геодезической высоты составит 242 м.

Примечание: При подборе насоса получилось, что мы практически попали в идеальный случай, когда рабочий расход и напор совпали с результатами предварительного расчета. В этом случае выполнять поверочный расчет не имеет смысла. Пьезометрический график можно построить на основании уже рассчитанных данных (см. рис. 2.12).

давления у третьего потребителя ниже заданного p3=0,14 МПа.

34

Это получилось потому, что в таблице 2.25 значение гидравлического уклона мы выбрали больше, чем рассчитывали в самом начале.

Примечание: В реальных расчетах иногда не получается подобрать насос с характеристиками, точно подходящими для данной трубопроводной системы. Поэтому выбирается насос с запасом напора и расхода. Для того, чтобы проиллюстрировать выполнение поверочного расчета, выберем насос №1.

Изначально мы полагали, что полный начальный напор будет 300 м, а минимальная подача составит 4170 м3/ч. Фактически имеем рабочий расход 4920 м3/ч (превышение от заданного составляет 750 м3/ч, 18%) и начальный напор 252 м (ниже рассчитанного вначале на 48 м). Такая ситуация возникла из-за того, что при подборе диаметров мы использовали трубы стандартных размеров, которые имеют дискретный характер, а для обеспечения заданного расхода и требуемых потерь давления приходится применять трубы, которые дают заведомо лучшие характеристики по гидравлическим потерям, чем требуется. В связи с этим необходимо выполнить поверочный расчет и определить фактический гидравлический режим работы системы.

9) Выполним поверочный расчет системы

Построим зависимость i=f(Q) для всех участков на основании данных, которые мы рассчитали при определении предварительных диаметров по таблицам 2.27-2.31.

Таблица 2.27 - 1 участок, диаметр 1020х10

35

Таблица 2.28 - 2 участок, диаметр 720х9

Таблица 2.29 - 3 участок, диаметр 920х10

36

Определим величину напора в конце участка (1). Начальный напор составляет 252 м, расход 4920 м3/ч. Зная значение расхода по графику рис. 2.14 определим значение линии гидравлического уклона на (1) участке при данном расходе. Значение гидравлического уклона равно 0,00275 м/м. Определим фактическое значение полного напора в конце участка (1).

hк=hн-i·L=252-0,00275·25000=183,25 м.

На (2) участке начальный напор равен 183,25 м, а конечное давление по условию задачи равно 0,2 МПа. Определим конечный напор на участке (2):

hк=p/(ρ·g)+z=200000/(780·9,81)+63=89,14 м.

Определим величину гидравлического уклона на участке

(2):

i=(hн-hк)/L=(183,25-89,14)/27000=0,00348

По графику рис. 2.14 определим значение расхода по значению гидравлического уклона на (2) участке. Расход равен 2100 м3/ч. Таким образом, расход на (3) участок - это

разница расходов на первом и втором участке: 49202100=2820 м3/ч.

Зная значение расхода по графику (рис. 2.14), определим величину гидравлического уклона на (3) участке при данном расходе. Значение гидравлического уклона равно 0,0018 м/м. Определим фактическое значение полного напора в конце участка (3):

hк=hн-i·L=183,25-0,0018·35000=120,25 м.

37

На (4) участке начальный напор равен 120,25 м, а конечное давление по условию задачи равно 0,3 МПа. Определим конечный напор на участке (4):

hк=p/(ρ·g)+z=300000/(780·9,81)+45=84,2 м.

Определим величину гидравлического уклона на участке

(4):

i=(hн-hк)/L=(120,25-84,2)/19000=0,00189

По графику рис. 2.14 определим значение расхода по значению гидравлического уклона на (4) участке. Расход равен 1020 м3/ч. Таким образом, расход на (5) участок - это

разница расходов на третьем и четвертом участке: 28201020=1800 м3/ч.

Зная значение расхода на участке (5), по графику (рис. 2.14) определим величину гидравлического уклона при расходе 1800 м3/ч. Значение гидравлического уклона равно 0,0026 м/м. Определим фактическое значение полного напора в конце участка (5):

hк=hн-i·L=120,25-0,0026·28000=47,45 м.

Видим, что конечный напор в конце (5) участка меньше геометрической высоты, поэтому считаем, что расчет не сошелся и подбор труб выполнен неверно. Требуется повторить расчет с другими значениями диаметров трубопроводов.

Примечание: Тот факт, что расчет не сошелся, можно объяснить тем, что в процессе расчетов при вычислении значений (см. табл. 2.25) мы приняли, что будет использоваться трубопровод 1020х10, хотя по значению линии гидравлического уклона он не подходил.

38