
МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА МУ к выполнению РГЗ
.pdf
Таблица 5.2 – Результаты расчета потребного напора
Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номера точек |
|
|
||||||||||
потока |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
|
4 |
|
|
5 |
6 |
7 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
VC=0 |
|
0,2VC |
|
|
0,4VC |
|
0,6VC |
|
0,8VC |
1,0VC |
1,2VC |
1,4VC |
||||||||||
Производительность |
|
|
|
|
0,266 |
|
0,532 |
|
0,798 |
|
1,064 |
1,33 |
1,596 |
1,862 |
|||||||||||||||
VC·103, м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Потребный напор, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
НП, м вод.ст. |
|
|
–0,6 |
|
|
–0,47 |
|
|
–0,06 |
|
0,607 |
|
1,55 |
2,75 |
4,23 |
5,97 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
НП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м вод. ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
HП =f(VC) |
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
напор |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Потребный |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
|
1,6 |
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Производительность, Vc·103, м3/c |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5.3 – График потребного напора линии всасывания
5.2 2 Гидравлический расчет линии нагнетания 5.2.2.1 Расчет первого участка
На рисунке 5.4 приведена гидравлическая схема участка с указанием всех местных сопротивлений и всех геометрических длин коротких труб.
|
|
|
|
|
2 |
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
h3 |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
B-1 |
|
2 |
||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
L2=9м |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dУ=25 мм |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q1=60 л/мин |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
v =2,04 м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L1=9м |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5.4 – Гидравлическая схема первого участка напорной линии
70

Для рассматриваемого участка, лежащего в горизонтальной плоскости отсчета О, составим уравнение Бернулли, расположив сечения 1 –1 и 2 –2 по направлению движения воды в начале и в конце участка:
z1 |
+ |
p1 |
+ α1υ12 |
= z2 + |
p2 |
+ |
α2υ22 |
+(hò ð + hì ñ ) |
(5.10) |
|
ρg |
ρg |
|||||||||
|
|
2g |
|
|
2g |
|
|
|||
Здесь z1=0; z2=h3=1 м |
|
|
|
|
|
|
||||
p1 = ρgHÏ |
; HÏ −потребный напор, м вод.ст.; р2–гидравлическое |
|
сопротивление охлаждаемого оборудования. Устанавливается по паспорту установки. В нашем случае р2=0,02 МПа;
α21υg12 = α22υg22 – т.к. трубопровод имеет постоянный диаметр.
Потребный напор в начале трубопровода по уравнению Бернулли примет вид:
|
p |
|
|
|
l |
n |
ϑ2 |
|
|
|
l |
n |
|
ϑ2 |
|
|
||
HÏ = h + |
|
2 |
+ |
λ |
|
+ ∑ξi |
2g |
= H1 |
+ |
λ |
|
+ ∑ξi |
2g |
, |
(5.11) |
|||
ρg |
d |
d |
||||||||||||||||
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
где H1 = h + ρpg2 − пьезометрический напор во втором сечении.
|
|
|
|
H1 = h + |
|
p2 |
=1,0+ 0,02 106 = 3,04 м вод. ст. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρg |
997 9,81 |
|
|
|
||
Установим режим движения воды: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Re = ϑd ρ = |
2,04 0,025 997 |
= 56 496 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
µ |
0,9 10−3 |
|
|
|
|||
Режим движения – развитый турбулентный. Установим значения |
||||||||||||||||
комплексов 20 |
d |
и |
500 |
d |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
∆ |
|
∆ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
20 |
d |
= 20 |
25 |
|
= 2500 |
500 |
d |
= 500 |
25 |
= 62500 |
|||||
|
∆ |
|
|
∆ |
|
|||||||||||
|
|
|
0,2 |
|
|
|
|
|
0,2 |
|
Здесь принято, что рассматриваемый трубопровод выполнен из стальных труб с незначительной коррозией. Для таких труб шероховатость стенок Δ=0,2 мм (таблица В.3).
Рассчитанное значение критерия Рейнольдса лежит в пределах ограниченными комплексами т.е. 2500 < Re < 62500, следовательно коэффициент гидравлического трения вычисляется по уравнению Альтшуля:
|
∆ |
|
68 0,25 |
|
0,2 |
|
68 |
0,25 |
|
|
λ = 0,11 |
|
+ |
|
= 0,11 |
|
+ |
|
|
= 0,034 |
(5.12) |
|
25 |
56496 |
||||||||
d |
|
Re |
|
|
|
|
|
Сумму коэффициентов местных сопротивлений определим воспользовавшись приведенной гидравлической схемой (виды и их количество) и по таблицами Г.3 и Г.4. Эта сумма будет равна:
2 |
|
|
∑ξi =ξB +3ξK = |
1,0+3·1,26 = 4,78 , |
(5.13) |
i=1
где ξB ;ξK − коэффициенты сопротивления вентиля и колена , соответственно. 71

Устанавливаем величину потерь напора на рассматриваемом участке трубопровода воспользовавшись уравнением (5.11):
|
|
|
|
|
l |
n |
ϑ2 |
|
|
|
19,5 |
|
|
2,042 |
|
|
|||
Í |
Ï 1 |
= H1 |
+ |
λ |
|
+ ∑ξi |
|
= 3,04 |
+ |
0,034 |
|
+ 4,78 |
|
|
|
|
=9,68 м вод.ст. |
||
d |
2g |
0,025 |
2 |
9,81 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
Для построения графика потребного напора в трубопроводе получим для него уравнение напорной линии с использованием зависимости (5.11) и уравнением секундного расхода:
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
|
|
n |
ϑ2 |
|
|
|
|
l |
n |
|
|
|
8 |
|
|
2 |
|
||
|
|
|
Í Ï 1 |
= H1 + |
|
λ |
|
+ ∑ξi |
|
|
= Í 1 |
+ |
λ |
|
+ ∑ξi |
|
|
|
|
|
VC |
= |
||||||
|
|
|
d |
|
|
d |
π |
2 |
d |
4 |
g |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i=1 |
2g |
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
0,0342 |
19,5 |
+ 4,78 |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
2 |
|
3,04+6,654·106VС |
(5.14) |
|||||||||
= Í 1 |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VC |
= |
|||||||||||||
0,025 |
3,14 |
2 |
0,025 |
4 |
9,81 |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В полученное уравнение подставляем различные значения VC с интервалом варьирования 0,2VC , а результаты расчета потребного напора сводим в таблицу 5.3. По данным таблицы 5.3 строим график потребного напора (рисунок 5.5).
НП
м вод. ст.
16
|
14 |
|
напор |
12 |
|
10 |
||
Потребный |
||
8 |
||
|
||
|
6 |
4
2
7
6
Нп1=f(VC)
5
4
3
2
1
Н1
Рисунок 5.5 – График потребного напора для первого участка напорного трубопровода
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
Производительность, Vc·103, м3/c
Таблица5.3– Результаты расчета потребного напора для первого участка напорного трубопровода
Параметры потока |
|
|
|
|
Номера точек |
|
|
|
|
|
0 |
1 |
2 |
|
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
VC=0 |
0,2VC |
0,4VC |
0,6VC |
0,8VC |
1,0VC |
1,2VC |
1,4VC |
|
Производительность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
VC·103, м3/с |
0 |
0,2 |
0,4 |
|
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
Потребный напор, |
3,04 |
3,31 |
4,10 |
|
5,44 |
7,30 |
9,68 |
12,62 |
16,08 |
НП, м вод.ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
72 |
|
|
|
|

5.2.2.2 Расчет второго участка
Гидравлическая схема данного трубопровода приведена на рисунке 5.6, где указаны все геометрические размеры и виды местных сопротивлений. Так же, как и в предыдущем случае (п. 5.2.1), принимаем, что паспортное гидравлическое сопротивление охлаждаемого оборудования р2=0,015 МПа.
Уравнение Бернулли для данного участка будет иметь вид такой же как и для первого участка, т.е. вид уравнения (5.11):
|
|
|
|
|
l |
n |
|
ϑ2 |
|
|
|
Í |
Ï 2 |
= H2 |
+ |
λ |
|
+ ∑ξi |
2g |
, |
(5.15) |
||
d |
|||||||||||
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
где H2 = h + ρpg2 − пьезометрический напор во втором сечении данного участка трубопровода, м вод. ст.
H2 = h + |
p |
=1,0+ |
0,015 |
106 |
= |
2,53 м вод. ст. |
|
2 |
997 9,81 |
||||||
ρg |
|||||||
|
|
|
|
|
0,5 м |
2 |
h |
p2 |
|
О |
|
|
B-2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
Рисунок 5.6 – Гидравлическая |
dу=15мм |
12 м |
схема второго участка напорного |
|
|
|
трубопровода |
|
Q=20л/мин; |
|
|
|
v=1,87 м/с; |
|
|
1
B-1
1
Определяем значение критерия Рейнольдса:
Re = |
ϑd ρ |
= |
1,87 0,015 997 |
= 31073 |
|
µ |
|
0,9 10−3 |
|
Установим значения комплексов 20∆d и 500∆d :
20 |
d |
= 20 |
15 |
=1500 |
500 |
d |
= 500 |
15 |
= 37500 |
|
∆ |
0,2 |
∆ |
0,2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Так как 1500 < Re < 37500, расчет коэффициента гидравлического трения ведем по уравнениюА.Д.Альтшуля:
73

|
∆ |
|
68 0,25 |
|
0,2 |
|
68 |
0,25 |
|
λ = 0,11 |
|
+ |
|
= 0,11 |
|
+ |
|
|
= 0,0387 |
|
15 |
31073 |
|||||||
d |
|
Re |
|
|
|
|
Сумма коэффициентов местных сопротивлений составит:
3
∑ξi = 2ξB +ξT + 2ξK = 2·1,0 + 2,5 +2·1,26=7,02
i=1
где ξB ;ξT ;ξK − коэффициенты сопротивления вентиля, тройника и колена,
соответственно.
Определим величину потерь напора в данном трубопроводе
|
|
|
|
|
l |
n |
|
ϑ2 |
|
|
Í |
Ï 2 |
= H2 |
+ |
λ |
|
+ ∑ξi |
2g |
= |
||
d |
||||||||||
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
= 2,53 |
|
0,039 |
13,5 |
+7,02 |
|
1,872 |
|
|
11,46 м вод.ст. |
||
+ |
|
|
|
|
|
= |
|||||
0,015 |
2 |
9,81 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Для построения напорной характеристики трубопровода используем блок–схему, приведенную на рисунке 5.7, присваивая различные значения секундному расходу с шагом в 20 % от номинального расхода VC.
VC;
; ρ; μ; l; d; h;
Σξ
1 |
|
4VC |
ϑ = |
||
|
|
πd 2 |
2 |
ϑd ρ |
|
Re = |
||
|
|
µ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Нет |
|
|
|
d |
|
Нет |
|
d |
|
|
|
d |
|
Нет |
6 |
|
d |
||
Re < 2300 |
2300 |
< Re < 20 |
|
20 |
< Re < 500 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
Re > 500 |
|||||||||||||||||||
|
∆ |
|
|
∆ |
∆ |
|
|
∆ |
Да
7 |
λ = 64 Re |
Да |
9 |
|
|
|
Да |
|
|
8 |
|
∆ |
+ |
68 |
|
0,25 |
|
λ = 0,316 Re0,25 |
|
|
|||||
λ = 0,11 |
|
Re |
|
|
|||
|
|
d |
|
|
|
10 |
Да |
|
∆ 0,25 |
||
|
||
λ = 0,11 |
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
l |
n |
ϑ2 |
|
||
|
|
|
|
|
|||||
|
НП = HГ + |
λ |
|
+ ∑ξi |
2g |
|
|||
|
d |
|
|||||||
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
Конец
Рисунок 5.5– Блок–схема расчета потребного напора
74

Результаты расчета потерь напора по приведенной блок–схеме сводим в таблицу 5.4.
Таблица 5.4– Pезультаты расчета потребного напора
Параметры потока |
|
|
|
Номера точек |
|
|
|
||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
VC=0 |
0,2VC |
0,4VC |
0,6VC |
0,8VC |
1,0VC |
1,2VC |
1,4VC |
|
Производительность |
0 |
0,066 |
0,132 |
0,198 |
0,264 |
0,330 |
0,396 |
0,462 |
|
VC·103, м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя скорость |
0 |
0,37 |
0,75 |
1,12 |
1,50 |
1,87 |
2,24 |
2,61 |
|
потока, ϑ , м/с |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Критерий |
0 |
6,15 |
12,46 |
18,61 |
24,85 |
31,07 |
37,22 |
43,37 |
|
Рейнольдса Re×10−3 |
|||||||||
Коэффициент |
0 |
0,043 |
0.041 |
0,040 |
0,039 |
0,039 |
0,037 |
0,037 |
|
трения , λ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Потребный напор, |
2,53 |
2,85 |
3,79 |
5,28 |
7,36 |
10,03 |
12,84 |
16,53 |
|
НП, м вод.ст. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
По данным таблицы строим график потребного напора, т.е. график |
|||||||||
зависимости HÏ 2 = f (VC ) рисунок 5.6. |
|
|
|
|
|
|
НП |
|
|
|
|
м вод. ст. |
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
|
14 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
напор |
12 |
|
НП2=f(VC) |
|
|
|
|
|
5 |
||
|
|
|
|
||
|
10 |
|
|
|
|
Потребный |
|
|
|
|
|
8 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
||
|
6 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
Н1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
Рисунок 5.6 – График потребного напора второго участка напорного трубопровода
Производительность, Vc·103, м3/c
Зная напорные характеристики двух участков напорного трубопровода, построим график потребного напора для простого, результирующего трубопровода. Рассматривая совместно трубопроводы по п.п. 5.2.1 и 5.2.2, видим, что они образуют разветвленный т.е. сложный трубопровод. Напорная характеристика такого трубопровода описывается системой уравнений:
VC1+2 =VC1 +VC2 ; |
|
HÏ 1+2 = Í Ï 1 = Í Ï 2 . |
(5.16) |
75 |
|

Для построения графика потребного напора результирующего |
||||||||||||
трубопровода используем графоаналитический метод. Согласно ему |
||||||||||||
напорная характеристика результирующего трубопровода (п.3.3.2) строится |
||||||||||||
путем графического сложения по оси подач графиков потребных напоров для |
||||||||||||
ветвей разветвленного трубопровода. Построение характеристики |
||||||||||||
разветвленного трубопровода приведено на рисунке 5.7. |
|
|
||||||||||
|
НП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м вод. ст. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
7 |
6 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
14 |
|
VC71 |
|
|
|
|
|
6 |
|
VC71 |
|
напор |
12 |
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нп1=f(VC) |
|
|
5 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
10 |
|
VC51 5 |
|
|
= f (V ) 5 |
|
VC51 |
|
|
|
||
Потребный |
|
Н |
П 2 |
|
4 |
НП1+2 = f (VC ) |
||||||
|
|
|
|
|
C |
|
|
|||||
8 |
|
|
|
|
|
4 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1,0 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Производительность, Vc·103, м3/c |
||||
Рисунок |
5.7–График |
|
потребного |
напора |
результирующего |
|||||||
трубопровода |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.2.2.3 Расчет третьего участка напорного трубопровода |
|
|
|
|
15 м |
2 |
|
|
|
|
|
0,6 м |
|
|
|
dУ=32 мм 2 |
1 |
V-17 |
|
2,0 м Q= 80 л/мин |
|
|
V-21 |
|
|
v= 1,65 м/с |
|
|
|
|
|
|
V-19 |
|
|
|
|
М V-16 |
|
V-18 |
|
|
|
|
0,5 м |
|
НЦ 1 |
|
V-27 |
|
|
|
|
|
|
|
НЦ 2 |
М V-25 |
0,5 м |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
М |
|
|
НЦ 3 |
|
1 |
|
|
|
|
|
Рисунок 5.8–Гидравлическая схема третьего участка напорного трубопровода
76
Расчет третьего участка трубопровода будем вести от насоса НЦ 3, т.к. все насосы в станции работают поочередно. А расчет линии всасывания (п. 5.2.1) вели по ее максимальной протяженности, а именно до насоса № 3. Уравнение Бернулли для рассматриваемого участка примет вид:
|
|
|
|
|
l |
n |
|
ϑ2 |
|
|
|
Í |
Ï 3 |
= H3 |
+ |
λ |
|
+ ∑ξi |
2g |
, |
(5.17) |
||
d |
|||||||||||
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
где H3 = ∑h − геометрический напор во втором сечении данного участка трубопровода, м вод. ст.
Н3=h31+h32=0,6+0,5=1,1 м
При средней скорости υ=1,65 м/с определяем режим движения воды:
|
|
Re = |
ϑd ρ |
= |
1,65 0,032 997 |
= 58 490 |
(5.18) |
|
|
|
|
µ |
|
0,9 10−3 |
|
|
|
Комплексы 20 |
d |
и |
500 |
d |
для данной |
трубы были |
уже ранее |
|
∆ |
∆ |
|||||||
|
|
|
|
|
|
рассчитаны в п.5.1 и их значения составили соответственно:
20 |
d |
= 3200 ; |
и |
500 |
d |
= 80 000. |
|
∆ |
∆ |
||||||
|
|
|
|
|
Расчетное значение критерия Рейнольдса (по уравнению 5.18) укладывается в рассматриваемые пределы, что позволяет использовать уравнение Альтшуля для расчета коэффициента гидравлического трения:
|
∆ |
|
68 0,25 |
|
0,2 |
|
68 |
0,25 |
|
λ = 0,11 |
|
+ |
|
= 0,11 |
|
+ |
|
|
= 0,032 |
|
32 |
58490 |
|||||||
d |
|
Re |
|
|
|
|
Сумма коэффициентов местных сопротивлений будет равна:
2
∑ξi = 3ξB +5ξK = 3·1,0 + 5·1,26 = 9,3
i=1
Находим общее потери напора при номинальной производительности
|
|
|
|
|
l |
n |
ϑ2 |
|
|
|
|
18,6 |
|
|
|
|
||
Í |
Ï 3 |
= H3 |
+ |
λ |
|
+ ∑ξi |
2g |
= |
1,1 |
+ |
0,032 |
0,032 |
+9,3 |
|
= |
4,97 м вод.ст. |
||
d |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для построения напорной характеристики трубопровода придаем различные значения секундному расходу VC и далее ведем расчеты в соответствии с приведенной на рисунке 5.7 блок – схемой расчета. Результаты расчета потребного напора заносим в таблицу 5.5
Таблица 5.5 – Pезультаты расчета потребного напора
Параметры потока |
|
|
|
Номера точек |
|
|
|
||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
VC=0 |
0,2VC |
0,4VC |
0,6VC |
0,8VC |
1,0VC |
1,2VC |
1,4VC |
|
Производительность |
0 |
0,266 |
0,532 |
0,798 |
1,06 |
1,33 |
1,597 |
1,862 |
|
VC·103, м3/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Средняя скорость |
0 |
0,33 |
0,66 |
0,99 |
1,32 |
1,65 |
1,985 |
2,315 |
|
потока, ϑ , м/с |
|||||||||
|
|
77 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|

Продолжение таблицы 5.5
Критерий |
0 |
11,7 |
23,4 |
35,1 |
46,8 |
58,5 |
70,37 |
75,68 |
|
Рейнольдса Re×10−3 |
|||||||||
Коэффициент |
0 |
0,036 |
0,034 |
0,033 |
0,033 |
0,032 |
0,032 |
0,032 |
|
трения , λ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Потребный напор, |
1,1 |
1,25 |
1,68 |
2,39 |
3,40 |
4,97 |
6,30 |
7,12 |
|
НП, м вод.ст. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным таблицы 5.5 строим график потребного напора для третьего участка напорного трубопровода (см. рисунок 5.9).
НП
м вод. ст.
|
6 |
напор |
5 |
4 |
|
Потребный |
3 |
|
|
|
2 |
|
1 |
7
6
|
|
|
|
Рисунок 5.9 |
– График |
|
|
|
|
потребного |
напора для |
5 |
HП =f(VC) |
||||
|
|
третьего |
участка |
||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
||
4 |
|
|
|
напорного трубопровода |
3
2
1
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8
Производительность, Vc·103, м3/c
5.3 Подбор насоса
Для выбора типа насоса необходимо знать свойства перекачиваемой среды. В нашем случае перемещаемой жидкостью является вода, которая обладает слабой коррозионной активностью. Поэтому в данном случае можно использовать насос, детали которого выполнены из стали или чугуна.
Вода является средой маловязкой, в связи с чем для ее перемещения можно использовать центробежный насос консольного типа. Схема такого насоса приведена на рисунке 5.10.
Насосы типов К и КМ – это горизонтальные одноступенчатые консольные насосы с односторонним подводом жидкости к рабочему колесу. Они предназначены для перекачивания в стационарных условиях чистой воды (кроме морской) с рН = 7, температурой от 0 °С до 85 °С , содержащей твердые включения размером до 0,2 мм, объемная концентрация которых не превышает 0,1 %, а также других жидкостей, сходных с водой по плотности, вязкости и химическому составу.
Насосы типа К представляют собой насосы с горизонтальным валом на отдельной стойке, насосы типа КМ – моноблочные на горизонтальном валу электродвигателя.
78

1 – крышка корпуса; 2 – корпус насоса; 3 – уплотнительные кольца; 4 – рабочее колесо; 5 – гайка; 6 – сальниковая набивка; 7 – сменная защитная
втулка; 8 – крышка сальника; 9 – приводной вал насоса; 10 – опорный кронштейн; 11 – подшипник шариковый
Рисунок 5.10 – Разрез консольного центробежного насоса типа К
Для выбора типоразмера насоса определим его рабочую точку. С этой целью построим результирующую графическую характеристику всего напорного трубопровода.
Выше, в начале расчета, вся сеть была разбита на участки из простых трубопроводов. В совокупности эти участки образуют сложный трубопровод, состоящий из последовательно соединенных простых. Такой трубопровод обладает характеристиками, описываемыми системой уравнений (5.19):
VC =VC1+2 =V3
∑HÏ =HÏ 1+2 + Í Ï 3 + Í Ï ÂÑ |
(5.19) |
Результирующую характеристику трубопроводной сети установим графоаналитическим способом. С этой целью осуществим графическое сложение участков трубопроводной сети по оси напоров. Построение представлено на рисунке 5.11.
Из приведенного результирующего графика потребного напора следует, что при номинальной производительности 1,33·10–3 м3/с его подача должна составлять Q=4,8 м3/ч, при этом развиваемый напор должен составлять порядка 17 м вод.ст. По графикам рабочих полей центробежного насоса, приведенных на рисунке Д.1, следует, что требуемыми показателями обладает (его характеристики укладываются в рабочее поле) центробежный
79