Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

имени В.И. Ленина»

Кафедра ТЭС

Контрольная работа

по курсу «Гидрогазодикамика»

Вариант №2

Выполнил: студент гр. 3-75

Беляев А.Н.

Иваново 2015.

Расчет задания.

Трубопроводы имеют следующую длину:

₁= 30 м; ₂= 180 м; ₃= 510 м; ₄= 400 м; ₅= 330 м.

Разности высот узловых точек:

; 25 м;- 2 м;5 м;

- 5 м.

Насос забирает из берегового колодца воду с температурой =20C. Всасывающий трубопровод 1 снабжен клапаном с сеткой. Во время максимального водопотребления расход воды к потребителю I равен = 80 л/с. Избыточное давление воды у потребителяI в точке g должно составлять = 2,1 бар. ПотребительII снабжается горячей водой, нагреваемой в подогревателе до температуры = 93С. Гидравлическое сопротивление подогревателя составляет = 1,2 бар. Во время максимального водопотребления расход холодной воды к потребителюII равен = 40 л/с. Избыточное давление воды у потребителяII в точке m должно составлять = 0,4 бар. Отношение суммарного потребления воды во время максимального водопотребления к среднесуточному равно= 1,54. Принять, что всасывающий трубопровод изготавливается из чугунной неновой трубы, а остальные трубопроводы – из бесшовных стальных труб. Потерями давления в поворотах трубопроводов пренебречь.

Требуется определить:

• диаметры труб 1 – 6;

• их гидравлические сопротивления;

• избыточные давления в точках a, b, c, d, e, f, k;

• необходимую высоту уровня воды в водонапорной башне ;

• допустимую высоту всасывания .

Построить графики геометрических высот узловых точек водопроводной сети и избыточного давления воды в этих точках, взяв в качестве расстояний между точками длины трубопроводов и считая нулевой высоту расположения насоса.

Расчет физических параметров воды

К потребителю I подается холодная вода с температурой . Избыточное давление воды= 2,1 бар = = 0,21 МПа. Принимаем, что атмосферное давление= =0,1 МПа. Отсюда абсолютное давление воды= =0,31 МПа.

В табл. П1 приведены значения параметров воды для абсо-лютных давлений 0,1 МПа, 2 МПа.

;

Определим значения плотности и вязкости воды для р = = 0,31 МПа и = 20С линейной интерполяцией по формуле

.

Здесь x₁, x₂, y₁, y₂ – соответственно значения аргумента и функции в ближайших ячейках таблицы; х – заданное значение аргумента; у – искомое значение функции.

К потребителю II вода поступает с температурой t_k = 93С при абсолютном давлении 1,4 бар или 0,14 МПа. Из табл. П1 находим ближайшие значения:

;

Аналогичным образом получаем

;

;

;

;

;

.

Расчет трубопровода 5

В период максимального водопотребления расход холодной воды к потребителю II составляет q₂=40 л/с= 0,04 м³/с. После нагревания до температуры 93С плотность воды снижается, а объемный расход увеличивается до значения

.

Первоначально принимаем скорость воды в этом трубопроводе v₅ = 1 м/с. Находим площадь внутреннего сечения трубы

.

Ориентировочный внутренний диаметр трубопровода

.

Принимаем толщину стенки трубы  = 7 мм, отсюда наружный диаметр трубы = 230+2∙7=244 мм.

Ближайшей из ряда является труба с наружным диаметром = 245 мм. Внутренний диаметр трубы

=231 мм = 0,231 м.

Скорость воды в трубе

.

Критерий Рейнольдса для этого режима

.

Для бесшовной стальной новой трубы принимаем величину эквивалентной шероховатости ₅=0,02 мм. Параметры течения

.

Определяем, что течение в трубе находится в области гидравлически гладких труб, для которой коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле:

.

При длине трубопровода ₅=330 м его гидравлическое сопротивление согласно уравнению Дарси-Вейсбаха

Принимаем, что точка разветвления е и подогреватель находятся на одной геометрической высоте. Падение давления за счет разности геометрических высот составит

Согласно заданию избыточное давление у потребителя II в точке m должно составлять . Отсюда избыточное давление в точкеk составит

По заданию гидравлическое сопротивление подогревателя . Отсюда избыточное давление воды в точкеr

.

Примем, что диаметр задвижки перед подогревателем равен диаметру трубопровода горячей воды. Скорость воды в подводящем трубопроводе

.

Из табл. 14 находим, что коэффициент местного сопротивления полностью открытой задвижки  = 0,1. Потеря давления воды на задвижке составит

45,5 Па.

Эта величина меньше погрешности округления, поэтому в дальнейших расчетах ее не учитываем.