САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет с/х строительства
Отделение безопасности жизнедеятельности
Кафедра технической механики и гидравлики
Расчетно-графическая работа на тему:
«РАСЧЁТ ПРОСТОГО ТРУБОПРОВОДА С ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫМ СОЕДИНЕНИЕМ ТРУБ»
Выполнил: студент группы Проверил: ст.преп. Романов В.В. г.Пушкин
Расчёт
Простого трубопровода с последовательным соединением труб.
Условие задания: Определить необходимый напор Н и построить напорную и пьезометрическую линии с учётом гидравлических сопротивлений для расположенного горизонтально трубопровода, изготовленного из новых стальных бесшовных труб различного диаметра и длины .
Вода с температурой
t
= 15 0 C
вытекает из трубопровода в атмосферу;
давление на свободной поверхности
воды в напорном резервуаре атмосферное.
В конце трубопровода установлена
задвижка, открытие которой частичное
со степенью сжатия потока
; на входе в трубу гладкие
и хорошо
закруглённые края.
Дано: d1 = 75 мм ; d2 = 125 мм ; d3 = 50 мм ;
l1 =105 м; l2 = 130 м; l3 =95 м;
Q
=
2
л/с;
;
t
= 15 0 C;
Трубы новые стальные бесшовные;
На входе в трубу гладкие и хорошо
закруглённые края.
Удельный вес воды ﻵ = 9810 Н/м3.
Определить: Необходимый напор Н; построить
пьезометрическую и напорную линии.
Расчёт произвести двумя способами:
I. С учётом всех местных сопротивлений ( при помощи уравнения Бернулли)
II. Без учёта каждого из местных сопротивлений (при помощи расчётных гидравлических параметров)
РЕШЕНИЕ
I. Первый вариант решения .( С учётом всех местных
сопротивлений)
1. Строим схему трубопровода согласно исходных данных
0
0
H
3
x
S d1 d2 d3 S
3
x
l1
l2
l3
2. Определяем скорости и режимы движения воды на каждом участке:
Участок l1:
а)
45,3
= 0,453
где d - в [дм]; Q - в [ л/с; ]
б) Число Рейнольдса
где d
- в [cм];
- в [
см/с; ]
Коэффициент
кинематической вязкости
при температуре воды 15 0 С ( см. приложение I )
Движение воды турбулентное
Участок l2:
а)
16,3
= 0,163
где d - в [дм]; Q - в [ л/с; ]
б) Число Рейнольдса
где d
- в [cм];
- в [
см/с; ]
Движение воды турбулентное
Участок l3:
а)
102
= 1,02
где d - в [дм]; Q - в [ л/с; ]
б) Число Рейнольдса
где d
- в [cм];
- в [
см/с; ]
Движение воды турбулентное
3. Проведём плоскость сравнения s-s по оси трубопровода и составим уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 3-3:
=
Проанализировав это уравнение видим, что z0 = H; z3 = 0;
P0
= P3
= Pатм;
≈ 0, так как площадь свободной поверхности
воды в напорном баке значительно
превышает площадь живого сечения потока
при входе в трубу, то есть
≈ 0; принимая во внимание, что
и подставив эти значения в уравнение
Бернулли, получим
основное расчётное уравнение:
где
- потери напора при движении жидкости
от
сечения 0-0 до сечения 3-3 , м ;
Причём
где
- сумма всех потерь напора по длине
трубопровода , м;
- сумма всех местных потерь, м.
4. Для определения
потерь напора предварительно выразим
средние скорости
и
воды на каждом участке через
,
то есть через скорость воды на последнем
участке.
Согласно уравнению неразрывности для потока жидкости имеем:
5. Определяем
сумму потерь напора по длине
При этом коэффициент гидравлического трения можно подсчитать по формуле А. Д. Альтшуля, ( см. таблицу III приложения ) распространяющейся на все три зоны турбулентного режима:
Где Δэ - эквивалентная шероховатость, мм ;
Для бесшовных стальных тщательно
уложенных труб Δэ= 0,02 … 0,05;
принимаем Δэ= 0,02 (см. таблицу IV приложения )
d – диаметр трубы, подставляется в формулу в [мм].
Потери напора по длине на каждом из участков определяются по формуле Дарси-Вейсбаха:
Где
l
– в [
м ]
; d
– в [
м ]
;
– в [
м/c
]
;
Участок l1:
·
Участок l2:
·
Участок l3:
Таким образом сумма потерь напора по длине равна:
+
6. Определяем сумму местных потерь напора
а) Потери напора на вход в трубу:
·
-
коэффициент
сопротивления на входе в трубу;
для гладких и хорошо закругленных краёв
принимаем
( см. таблицу III
приложения );
-
подставляется в [
м/с ].
б) Потери напора на внезапное расширение (при переходе с диаметра d1 к диаметру d2 ):
Коэффициент внезапного расширения (см.таблицу III приложения ):
в) Потери напора на внезапное сужение (при переходе с диаметра d2 к диаметру d3 ):
(см.таблицу III
приложения )
для
г) Потери напора в задвижке:
для задвижки со
степенью сжатия потока
;
17,8
(см. таблицу III приложения ).
Таким образом сумма местных потерь напора равна:
Общие потери напора
7. Определяем необходимый напор Н для обеспечения пропуска заданного расхода воды Q = 2 л/с
