Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчёт трубопроводов. Методические указания к расчётной работе по дисциплине «Гидрогазодинамика»
.pdf
. (21)
Эта формула позволяет весьма просто оценивать роль потерь удельной
энергии в местном сопротивлении по сравнению с потерями по длине в общем
балансе потерь. В уравнение (2) вместо фактической длины в этом случае
подставляется расчётная длина
. (22)
Расчёт разветвлённого трубопровода начинают с магистрали.
Магистралью называют трубопровод, соединяющий источник с диктующей
точкой. Диктующей называется точка размещения такого потребителя, который
находится в самом невыгодном положении по сравнению с остальными. Как
правило, диктующей является самая удалённая от источника питания точка.
У конечного потребителя, как правило, задаётся остаточный напор (напор
излива), т.е. избыточный напор, под которым потребитель получает воду. В
системах водоснабжения напор излива равен 10 м на первом этаже плюс 4 м на
каждый следующий этаж здания. Для определения диаметра трубы по
заданному расходу необходимо задаваться скоростью течения.
Рекомендованные скорости для труб диаметром от 50 мм до 400 мм находятся в
диапазоне от 1,0 до 2,0 м/с.
Рекомендуется следующая последовательность действий:
а) по заданным расходам у потребителей определяются расходы на всех
участках трубопровода;
б) определяется магистраль;
в) определяется напор излива в диктующей точке;
г) по заданному расходу и рекомендованной скорости определяется
диаметр трубы последнего участка магистрали;
д) выбирается стандартный диаметр, ближайший в большую сторону;
е) определяются потери напора для выбранного стандартного диаметра;
ж) по остаточному напору и потерям определяется напор в
узловой точке;
з) далее повторяют пункты в) – е) до первой узловой точки.
11
Расчёт ответвлений производят несколько иначе. Дело в том, что для
ответвления известен напор в исходной точке, которая является узловой точкой
магистрали, кроме того известен остаточный напор у конечного потребителя.
Таким образом, ставится задача полного использования известного перепада
напора на ответвлении.
Рекомендуется следующая последовательность действий:
а) определяется остаточный напор в конечной точке;
б) определяется располагаемый перепад напора на ответвлении как
разность напоров в исходной и конечной точках;
в) определяется удельный перепад напора путём деления определённого в
предыдущем пункте перепада на длину ответвления;
г) задаётся перепад на участке умножением удельного перепада на длину
участка;
д) по заданным перепаду и расходу определяется диаметр трубы на
участке;
е) выбирается стандартный диаметр, ближайший в большую сторону;
ж) уточняются потери напора для выбранного стандартного диаметра;
з) определяется напор в последующей узловой точке как разность между
напором в предыдущей узловой точке и потерями напора;
и) уточняется оставшийся располагаемый перепад напора;
к) повторяются пункты в) – и) необходимое число раз.
Результатами расчёта являются: таблицы диаметров и расходов на всех
участках сети; суммарный расход; напоры во всех узловых точках сети.
3. Построение графика пьезометрической линии
График пьезометрической линии является неотъемлемой частью любого
проекта сети потокораспределения. Он наглядно демонстрирует
гидравлический режим сети, позволяет определить необходимость и места
размещения насосных установок и другого оборудования.
Пьезометрическая линия графически отражает распределение
пьезометрических высот вдоль потока. Отметки этой линии непосредственно
могут быть зарегистрированы пьезометрами.
12
Основанием для построения графика пьезометрической линии являются
w1
w2
w3
0
0
P P N
N
pат
pат
результаты гидравлического расчёта сети потокораспределения, а именно:
сводка напоров в узловых точках. Для потоков постоянного сечения, каковыми
являются потоки в трубопроводных системах, пьезометрические высоты прямо
пропорциональны длине участка трубопровода, поэтому достаточно знать
пьезометрические высоты только в начале и конце участка, то есть напоры в
узловых точках. На рис. 1 изображён график пьезометрической линии для
трубопровода переменного сечения. Падение пьезометрической линии h
1-2
равно сумме всех потерь напора по длине трубопровода. Резкие изменения
пьезометрической линии на внезапных расширении и сужении трубы
обусловлены допущением, что потери на местных сопротивлениях
сосредоточены в местах нахождения этих сопротивлений. При построении
графика для длинных трубопроводов допускается не показывать эти резкие
изменения, так как потери на местных сопротивлениях уже включены в общие
потери через эквивалентную длину или коэффициент учёта местных
сопротивлений 1.1.
Рис.1. Пьезометрическая линия для трубопровода переменного сечения:
0-0 – плоскость сравнения; N-N – напорная плоскость; P-P – пьезометрическая
линия
13
4. Подбор насоса для сети
В инженерных сетях потокораспределения обычно используются
центробежные насосы. Основными параметрами насоса являются подача и
напор. Отсюда вытекает задача – сопоставить потребные расход и напор,
которые являются результатами расчёта трубопровода, с подачей и напором,
которые может развить насос. Потребными называются расход и напор,
которые необходимо создать для обеспечения расчётных параметров сети.
Основной характеристикой насоса является зависимость напора от подачи
. Графическое представление этой зависимости для насосов
приводится в литературе [3].
Характеристикой сети является зависимость напора от расхода в сети. Эта
зависимость получается из уравнения Бернулли (1).
(23)
где
(24)
- статический напор,
(25)
- сопротивление трубопровода. В гидравлически шероховатых трубах К
не зависит от расхода.
Точка пересечения характеристик насоса и сети, построенных в одних
координатах, называется рабочей точкой насоса, координаты которой есть
искомые напор и подача (см. рис. 28).
5. Задания
Задание состоит из двух частей: первая часть - расчёт короткого
трубопровода; вторая часть - расчёт длинного трубопровода.
14
5.1. Варианты задания на расчёт короткого трубопровода
Ф
ζ
п
p
ат
В
1
В
2
ζ
1
ζ
2
ζ
3
ζ4 ζ
5
ζ
6
Ртуть
h
вс
H A B
h
2
h
1
H zB z
A
l, d, Δ
Э2
lвс, dвс, Δ
Э1
M1 M
2
p
ат
C
Др
Рис. 2. Схема сети
Для приведённой на рис. 2 схемы найти объёмный расход жидкости и
показание манометра М1, если течение установившееся, а характеристики
системы следующие: hвс = 5,2 м, lвс = 9 м, dвс = 115 мм, ΔЭ1 = 0,8 мм, h1 = 370 мм,
h2 = 1,5 м, H = 2,5 м, ζФ = 5,6, ζп = 0,5, zA = 0,9 м, zВ = 0,3 м, l = lАВ = 102 м,
d = 95 мм, ΔЭ2 = 0,6 мм, ζ1 = ζ4 = ζ5 = ζ6 = 0,5, ζВ1 = 1,9, ζВ2 = 3,9, ζДр = 4,5,
ζ
= ζ3 = 0,65. Показание манометра М2 – pM2 = 9,5 кГ/см2. Температура
2
жидкости t = 10°C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить,
соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.
15
Ф
ζ
п
p
ат
В
ζ
1
ζ2 ζ
3
ζ
4
Ртуть
h
вс
H
A
h
2
h
1
z
A
l, d, Δ
Э2
lвс, dвс, Δ
Э1
M
1
p
ат
C
ζ
6
B
H1 z
B
M
2
ζ
5
Др
H
2
Рис. 3. Схема сети
Для приведённой на рис. 3 схемы найти объёмный расход жидкости и
показание манометра М2, если течение установившееся, а характеристики
системы следующие: hвс = 5 м, lвс = 8,2 м, dвс = 125 мм, ΔЭ1 = 0,9 мм, h1 = 358 мм,
h2 = 2 м, ζФ = 6,1, ζп = 0,48, zA = 0,8 м, zВ = 0,5 м, l = lАВ = 92 м, d = 90 мм,
ΔЭ2 = 0,8 мм, ζ1 = ζ2 = ζ3 = 0,55, ζВ = 2,2, ζДр = 4,8, ζ4 = ζ5 = ζ6 = 0,3, H1 = 2,5 м,
H2 = 25 м. Показание манометра М1 – pM1 = 20 кГ/см2. Температура жидкости
t = 5°C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли
турбулентное движение квадратичной области сопротивления.
16
ζ
ф
Ф
ζ
п
p
ат
ζ
1
ζ
2
ζ3 ζ
4
Ртуть
h
вс
H
A
h2 h1 z
A
lвс, dвс, Δ
Э1
M
1
p
ат
C
ζ
6
B
H1 z
B
M
2
l, d, Δ
Э2
ζ
5
Др
В
H2 H
3
Рис. 4. Схема сети
Для приведённой на рис. 4 схемы найти объёмный расход жидкости и
показание манометра М1, если течение установившееся, а характеристики
системы следующие: hвс = 4,8 м, lвс = 8,5 м, dвс = 110 мм, ΔЭ1 = 0.6 мм,
h1 = 365 мм, h2 = 1,8 м, ζФ = 3,2, ζп = 0,5, zA = 0,5 м, zВ = 0,8 м, l = lАВ = 87 м,
d = 95 мм, ΔЭ2 = 0,7 мм, ζ1 = ζ2 = ζ3 = ζ4 = 0,5, ζВ = 2,1, ζДр = 1,7, ζ5 = ζ6 = 0,3,
H1 = 2.2 м, H2 = 22 м, H3 = 18 м. Показание манометра М2 – pM2 = 6,75 кГ/см2.
Температура жидкости t = 15°C. Определить напор, создаваемый насосом.
Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области
сопротивления.
17
Ф
ζ
п
p
ат
ζ
1
ζ
2
ζ
3
ζ
4
Ртуть
h
вс
H
A
h2 h1 z
A
lвс, dвс, Δ
Э1
M
1
p
ат
C
H
1
Др
2
ζ
5
Др
1
ζ
6
H
2
В
l, d, Δ
Э2
B
z
B
M
2
Рис. 5. Схема сети
Для приведённой на рис. 5 схемы найти объёмный расход жидкости и
показание манометра М2, если течение установившееся, а характеристики
системы следующие: hвс = 4,5 м, lвс = 9,2 м, dвс = 110 мм, ΔЭ1 = 0,65 мм,
h1 = 368 мм, h2 = 1,6 м, ζФ = 4, ζп = 0,5, zA = 0,9 м, zВ = 0,3 м, l = lАВ = 112 м,
d = 100 мм, ΔЭ2 = 0,75 мм, ζ1 = ζ2 = ζ4 = ζ5 = 0,25, ζВ = 4.1, ζДр = 2,5, ζ3 = ζ6 = 0,5,
H1 = 3 м, H2 = 32 м. Показание манометра М1 – pM1 = 3.7 МПа. Температура
жидкости t = 15°C. Определить напор, создаваемый насосом. Проверить,
соответствует ли турбулентное движение квадратичной области сопротивления.
18
Ф
ζ
п
p
ат
ζ
1
ζ
2
Ртуть
h
вс
H A h2 h1 z
A
lвс, dвс, Δ
Э1
M
1
p
ат
C
H
l, d, Δ
Э2
В
Др
B
z
B
M
2
Рис. 6. Схема сети
Для приведённой на рис. 6 схемы найти объёмный расход жидкости и
показание манометра М1, если течение установившееся, а характеристики
системы следующие: hвс = 5,4 м, lвс = 11,2 м, dвс = 125 мм, ΔЭ1 = 0,5 мм,
h1 = 380 мм, h2 = 1,2 м, ζФ = 3,9, ζп = 0,5, zA = 0,5 м, zВ = 0,5 м, l = lАВ = 112 м,
d = 100 мм, ΔЭ2 = 0,9 мм, ζВ = 4,2, ζДр = 2,9, ζ1 = ζ2 = 0,5, H = 12 м. Показание
манометра М2 – pM2 = 0,7 кГ/см2. Температура жидкости t = 5°C. Определить
напор, создаваемый насосом. Проверить, соответствует ли турбулентное
движение квадратичной области сопротивления.
19
B
Ф
p
ат
h
вс
lвс, dвс,
H
Др
l, d,
H
A
z
A
M
1
В
h
2
p
ат
Ртуть
h
1
С
p
h
h
4
Ртуть
3
ат
ζ
1
ζ
2
ζ
п
Δ
Э2
Δ
Э1
показание манометра М1, если течение установившееся, а характеристики
системы следующие: hвс = 5,15 м, lвс = 9,1 м, dвс = 115 мм, ΔЭ1 = 0,68 мм,
h1 = 550 мм, h2 = 1,0 м, h3 = 1,4 м, h4 = 850 мм, ζФ = 1,3, ζп = 0,5, zA = 0,7 м,
l = lАВ = 97 м, d = 88 мм, ΔЭ2 = 0,8 мм, ζВ = 4,5, ζДр = 3,8, ζ1 = ζ2 = 0,5, H = 18 м.
Температура жидкости t = 8°C. Определить напор, создаваемый насосом.
Рис. 7. Схема сети
Для приведённой на рис. 7 схемы найти объёмный расход жидкости и
Проверить, соответствует ли турбулентное движение квадратичной области
сопротивления.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]