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:

Схема трубопровода технологической воды:

Таблица №1. Потребитель

№п/п	Расчетные величины	Порядковый номер участка или элемента
		1	2	3
1	Характеристики участка или элемента трубопровода	задвижка	прямолинейный	тройник
2	Расход воды на участке	44,05/0,0122	44,05/0,0122	44,05/0,0122
3	Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа/tвх; °С	0,68/66	0,6794/66	/62,8
4	Длина участка Li	-	160	-
5	Температура на выходе tвых °С	66	62,8	62,8
6	Внутренний диаметр трубопровода на участке d’вн/dвн, м	0,1246/0,12	0,1246/0,12	0,1246/0,12
7	Средняя скорость воды на участке Vср; м	1,0787	1,0787	1,0787
8	Кинематическая вязкость воды по средней температуре v10-7 м2/с	4,251	4,355	4,508
9	Число Рейнольдса Re105	3,045	2,97231	2,765
10	Коэффициент гидравлического или местного сопротивления ;	1,0		1,5
11	Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот, Па	581,8	11131,7	872,7
12	Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых, Мпа	0,6794		0,6674

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:

	P0, МПа	t0, С	Li, м
25	0,68	66	160

1. Расчет потребителя Q₀.

Расход воды на участке:

Общий расход воды:

Расчет задвижки:

Расход воды:

Параметры воды на выходе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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:

Таблица №2. Потребитель

№п/п	Расчетные величины	Порядковый номер участка или элемента
		4	5
1	Характеристики участка или элемента трубопровода	прямолинейный	задвижка
2	Расход воды на участке	7,65/0,00213	7,65/0,00213
3	Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа/tвх; °С	0,6688/62,8	0,6361/59,6
4	Длина участка Li	160	-
5	Температура на выходе tвых °С	59,6	59,6
6	Внутренний диаметр трубопровода на участке d’вн/dвн, м	0,0520/0,05	0,0520/0,05
7	Средняя скорость воды на участке Vср; м	1,0848	1,0848
8	Кинематическая вязкость воды по средней температуре v10-7 м2/с	4,575	4,692
9	Число Рейнольдса Re105	1,18557	1,15601
10	Коэффициент гидравлического или местного сопротивления ;	0,01706	1,0
11	Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот, Па	32121,6	588,4
12	Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых, Мпа	0,6361	0,6355

2. Расчет потребителя Q₁

Расчет прямолинейного участка:

Расход воды:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

, где – средняя скорость воды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент местного сопротивления: _зад. = 1,0

Потери давления:

Давление на выходе:

Таблица №3. Потребитель Q₂

№ п/п	Расчетные величины	Порядковый номер участка или элемента
		6	7	8	9	10	11
1	Характеристика участка или элемента трубопровода	Прямолинейный	Колено	Прямолинейный	Колено	Прямолинейный	Тройник
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
3	Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа./tвх; ОС	0,6682/ 62,8	0,6670/ 61,2	0,6666/ 61,2	0,6653/ 59,6	0,6649/ 59,6	0,6631/ 58
4	Длина участка Li	80	-	80	-	80	-
5	Температура на выходе tвых; ОС	61,2	61,2	59,6	59,6	58	58
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
7	Средняя скорость воды на участке Vср; м	1,0638	1,0638	1,0638	1,0638	1,0638	1,0638
8	Кинематическая вязкость воды по средней температуре v∙10-7 м2/с	4,519	4,575	4,633	4,692	4,752	4,813
9	Число Рейнольдца Re∙105	2,58946	2,55777	2,52575	2,49399	2,4625	2,43
10	Коэффициент гидравлического или местного сопротивления λ; ξ;		0,706		0,706		1,5
11	Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот; ПА		399,5		399,5		848,8
12	Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых; МПа	0,6670	0,6666			0,6630

2. Расчет потребителя Q₂

Расчет прямолинейного участка:

Расход воды:

Параметры воды на входе:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

dʹ_вн6=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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 колена:

Расход воды:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

dʹ_вн7=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент местного сопротивления:

Потери давления:

Давление на выходе:

Расчет прямолинейного участка:

Расход воды:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

dʹ_вн8=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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 колена:

Расход воды:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

dʹ_вн9=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент местного сопротивления:

Потери давления:

Давление на выходе:

Расчет прямолинейного участка:

Расход воды:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

dʹ_вн10=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

dʹ_вн11=, где v=1 м/с – средняя скорость роды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент местного сопротивления:

Потери давления:

Давление на выходе:

Таблица №4. Потребитель

№ п/п	Расчетные величины	Порядковый номер участка или элемента
		12	13
1	Характеристика участка или элемента трубопровода	Прямолинейный	Задвижка
2	Расход воды на участке	25/0,006944	25/0,006944
3	Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа./tвх; ОС	0,6622/58	0,6492/54,8
4	Длина участка Li	160	-
5	Температура на выходе tвых; ОС	54,8	54,8
6	Внутренний диаметр трубопровода на участке d,вн/dвн м.	0,09405/0,095	0,09405/0,095
7	Средняя скорость воды на участке Vср; м	0,9801	0,9801
8	Кинематическая вязкость воды по средней температуре v∙10-7 м2/с	4,939	5,07
9	Число Рейнольдса Re∙105
10	Коэффициент гидравлического или местного сопротивления λ; ξ;	0,016	1,0
11	Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпот; ПА
12	Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых; МПа

2. Расчет потребителя Q₃

Расчет прямолинейного участка:

Расход воды:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

где =1м/с - средняя скорость воды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

1м/с – средняя скорость воды в трубопроводе,

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент местного сопротивления:

Потери давления:

Давление на выходе:

Таблица №5. Потребитель

№ п/п	Расчетные величины	Порядковый номер участка или элемента
		14	15
1	Характеристика участка или элемента трубопровода	Прямолинейный	Задвижка
2	Расход воды на участке	11,4/	11,4/
3	Параметры воды на входе на участок Рвх; МПа./tвх; ОС	0,6497/54,8	0,6229/51,6
4	Длина участка Li	160	-
5	Температура на выходе tвых; ОС	51,6	51,6
6	Внутренний диаметр трубопровода на участке d,вн/dвн м.	/0,06	/0,06
7	Средняя скорость воды на участке Vср; м	1,121	1,121
8	Кинематическая вязкость воды по средней температуре v∙10-7 м2/с	5,207	5,35
9	Число Рейнольдса Re∙105
10	Коэффициент гидравлического или местного сопротивления λ; ξ;	0,016	1,0
11	Потери давления на участке или элемента трубопровода Рпо; ПА
12	Давление на выходе из участка или элемента трубопровода Рвых; МПа

2. Расчет потребителя Q₄

Расчет прямолинейного участка:

Расход воды:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

где =1м/с - средняя скорость воды в трубопроводе.

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

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:

Параметры воды на входе:

Температура воды на выходе:

Внутренний диаметр трубопровода:

1м/с – средняя скорость воды в трубопроводе,

По ГОСТу принимаю оптимальный внутренний диаметр:

Пересчитываю среднюю скорость воды на этом участке:

Кинематическая вязкость воды по средней температуре, где:

По формуле Пуазеля:

Число Рейнольдса:

Коэффициент местного сопротивления:

Потери давления:

Давление на выходе: