1. Трубопровод технологической воды.

Для трубопровода заданы конфигурации и протяженности, обеспечивающие подачу технологической воды к потребителю. Требуется определить:

1. оптимальные диаметры отдельных участков трубопровода;

2. параметры воды у потребителей (давление, температура);

3. относительные потери давления от входа в трубопровод до соответствующего потребителя;

4. «гидравлический уклон» от входа трубопровод до соответствующего потребителя;

5. мощность, расходуемую на транспортировку воды к соответствующему потребителю (мощность, затрачиваемую на преодоление сопротивлений).

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. внутренний диаметр трубопровода принимать по ГОСТу (кратным 5 мм);

2. колено выполнить с поворотом потока на 90 (R=(2-4)d_вн);

3. в качестве запорных органов использовать «нормальные задвижки»;

4. тройники (угольники) скомпоновать с насадкой;

5. падение температуры по длине трубопровода принять равным 2С на 100м длины (0,02С на 1м);

6. кинематическую вязкость воды определить по формуле Пуазеля для средней температуры воды на участке;

7. соотношения расходов воды у потребителя:

Q₁=0,34*Q₃

Q₂=0,44*Q₃

Таблица №1.Потребитель

№п/п	Расчетные величины	Порядковый номер участка или элемента
		1	2	3	4	5
1	Характеристики участка или элемента трубопровода	задвижка	прямолинейный	тройник	прямолинейный	задвижка
2	Расход воды на участке	44,05/0,0122	44,05/0,0122	44,05/0,0122	7.65/0,00213	7.65/0,00213
3	Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа/tвх; °С	0,68/66	0,6794/66	0,6691/62,8	0,6688/62,8	0,6361/59,6
4	Длина участка Li	-	160	-	160	-
5	Температура на выходе tвых °С	66	62,8	62,8	59,6	59,6
6	Внутренний диаметр трубопровода на участке d’вн/dвн, м	0,1246/0,12	0,1246/0,12	0,1246/0,12	0,0520/0,05	0,0520/0,05
7	Средняя скорость воды на участке Vср; м	1,0787	1,0787	1,0787	1,0848	1,0848
8	Кинематическая вязкость воды по средней температуре v10-7 м2/с	4,251	4,355	4,508	4,575	4,692
9	Число Рейнольдса Re105	3,045	2,97231	2,765	1,18557	1,15601
10	Коэффициент гидравлического или местного сопротивления ;	1,0	0,0143	1,5	0,01706	1,0
11	Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот, Па	581,8	10283,6	872,7	32121,6	588,4
12	Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых, Мпа	0,6794	0,6691	0,6682	0,6361	0,6355

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

Q3, м/ч	P0, МПа	t0, С	Li, м
25	0,68	66	160

1. Расчет потребителя Q₀.

Расход воды на участке:

Q₁ = 0,306Q₃ = 0,30625= 7,65 м³/ч = 0,00213 м³/с

Q₂ = 0,456Q₃ = 0,45625 =11,4 м³/ч = 0,00317м³/с

Общий расход воды:

Q₀ = Q₁+ Q₂+ Q₃= 7,65 + 11,4 + 25 = 44,05 м³/ч = 0,0122 м³/с

Расчет задвижки:

Расход воды: Q₀ = 44,05 м³/ч = 0,0122 м³/с

Параметры воды на выходе:

Р₀ = 0,68 МПа, t₀ = t_вх1 = 66С

Температура воды на выходе:

t_вых= t_вх1 = 66С

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр

d_вн1= 0,12 м =120 мм

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинетическая вязкость воды по средней температуре, где

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент местного сопротивления:

_зад = 1,0

Потери давления:

Давление на выходе:

Расчет прямолинейного участка:

Расход воды:

Q₀ = 44,05 м³/ч = 0,0122 м³/с

Параметры воды на входе:

р_вх2 = р_вых1 = 0,6794[МПа]

t_вх2 = t_вых1 = 66С

Температура воды на выходе:

t_{потерь2} = L_i 0,02 = 1600,02 = 3,2С

t_вых2=t_вх2 - t_{потерь2} = 66 – 3,2 = 62,8С

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

м

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр

d_вн2 = 0,120 м = 120 мм

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент гидравлического сопротивления:

Потери давления:

Давление на выходе:

Расчет тройника:

Расход воды:

Q₀ = 44,05 м³/ч = 0,0122 м³/с

Параметры воды на входе:

р_вх3 = р_вых2 = 0,6691[МПа]

t_вх3 =t_вых2 = 62,8С

Температура воды на выходе: t_вых3 =t_вх3 = 62,8С

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

м

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр

d_вн3=0,120 м = 120 мм

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент местного сопротивления: _тр. = 1,5

Потери давления:

Давление на выходе:

2. Расчет потребителя Q₁.

Расчет прямолинейного участка:

Расход воды: Q₁ = 7,65 м³/ч = 0,00213 м³/с

Параметры воды на входе:

р_вх4 = р_вых3 = 0,6682[МПа]

t_вх4 =t_вых3 = 62,8С

Температура воды на выходе:

t_{потерь4} = L_i 0,02 = 1600,02 = 3,2С

t_вых4 = t_вх4 - t_{потерь4}= 62,8 – 3,2 = 59,6С

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

м = 52 мм

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр

d_вн4= 0,05 м = 50 мм

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент гидравлического сопротивления:

Потери давления:

Давление на выходе:

Расчет задвижки:

Расход воды: Q₁ = 7,65м³/ч = 0,00213м³/с

Параметры воды на входе:

р_вх5 = р_вых4 = 0,6361[МПа]

t_вх5 =t_вых4 = 59,6С

Температура воды на выходе:

t_вых5 =t_вх5 = 59,6С

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

м

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр

d_вн5= 0,05 м = 50 мм

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Потери давления:

Коэффициент местного сопротивления: _зад. = 1,0

Давление на выходе:

Таблица №2. Потребитель Q₂

№ п/п	Расчетные величины	Порядковый номер участка или элемента
		6	7	8	9	10	11	12	13
1	Характеристика участка или элемента трубопровода	прямолинейный	колено	Прямолинейный	колено	прямолинейный	тройник	прямолинейный	задвижка
2	Расход воды на участке	36,4/0,01011	36,4/0,01011	36,4/0,01011	36,4/0,01011	36,4/0,01011	36,4/0,01011	11,4/0,00317	11,4/0,00317
3	Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа./tвх; ОС	0,6682/ 62,8	0,6620/ 61,2	0,6616/ 61,2	0,6558/ 59,6	0,6554/ 59,6	0,6495/ 58	0,6487/ 58	0,6248/ 54,8
4	Длина участка Li	80	-	80	-	80	-	160	-
5	Температура на выходе tвых; ОС	61,2	61,2	59,6	59,6	58	58	54,8	54,8
6	Внутренний диаметр трубопровода на участке d,вн/dвн м.	0,1134/ 0,11	0,1134/ 0,11	0,1134/ 0,11	0,1134/ 0,11	0,1134/ 0,11	0,1134/ 0,11	0,06353/0,06	0,06353/0,06
7	Средняя скорость воды на участке Vср; м	1,0638	1,0638	1,0638	1,0638	1,0638	1,0638	1,121	1,121
8	Кинематическая вязкость воды по средней температуре v∙10-7 м2/с	4,519	4,575	4,633	4,692	4,752	4,813	4,939	5,07
9	Число Рейнольдца Re∙105	2,58946	2,55777	2,52575	2,49399	2,4625	2,43	1,36	1,33
10	Коэффициент гидравлического или местного сопротивления λ; ξ;	0,0147	0,706	0,015	0,706	0,0143	1,5	0,016	1,0
11	Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот; ПА	6172,74	399,5	6172,74	399,5	5884,7	848,8	23914,6	628,3
12	Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых; МПа	0,6620	0,6616	0,6558	0,6554	0,6495	0,6487	0,6248	0,6241

Р_{потерьQ2}=∙100%=7,6%

i=∙100%=2,95%

N_трQ2=0,01(=343,8Вт=0,3438+0,1714= 0,5152 кВт.