Выбор главной магистрали
Задаёмся средним гидравлическим уклоном на магистралях i=0.01 и вычисляем ориентировочные значения требуемых давлений в начале трубопровода. Так как расчёт ориентировочный, то влиянием местных сопротивлений на участках пренебрегаем, а плотность воды везде принимаем одинаковой.
Для направления к потребителю 1.
Для направления к потребителю 2.
Для направления к потребителю 3.
Т.о. образом главная магистраль к потребителю 1.
Расчет участков главной магистрали
Так как задано давление у потребителя I ,то расчет начинаем с участка 2
Участок 2
Расчет ведем по первому варианту.
1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,34 м/с, соответствующую расходу для
стальных труб.
2. Ориентировочное значение диаметра
м
3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу Dнар=219 мм, =6 мм с внутренним расчетным диаметром D2 = 219 - 6*2 = 207 мм
4. Фактическая скорость воды на участке
м/с
5. Число Рейнольдса
Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем kэ=0,5 мм
Предельные числа Рейнольдса
Re Reпр
т.к. Re Rепр , зона гидравлически шероховатого трения
6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона
7. Назначение задвижки на участке 2 - отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для нее 2=0.1 (табл. 12).
Значение коэффициента сопротивления тройника в начале участка необходимо принимать по табл. 17 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в боковом отводе. Для пользования таблицей предварительно определим Q1 и D1 для участка 1.
м3/с
Оптимальная скорость ’1=1,36 м/с ( табл.9)
м
По ГОСТ 8732-70 ( табл.4) расчётный внутренний диаметр трубы
мм
Т.о. для тройника имеем
и по табл. 17 находим тр=1,9
Эквивалентная длина участка
м
8. Приведенная длина
м
9. Удельные потери энергии
Дж/кг
10. Давление в начале участка
Па
Участок 1
Расчет ведем по первому варианту.
Расход
1. ’1=1,36 м/с
2. мм
3. Фактическая скорость воды на участке
м/с
4. Число Рейнольдса
Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем kэ=0,5 мм
Предельные числа Рейнольдса
Re Reпр
т.к. Re Rепр , зона гидравлически шероховатого трения
5. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона
6. Коэффициенты местных сопротивлений для задвижки ζз = 0,1 (табл. 12), для обратного клапана ζок = 2,3
Эквивалентная длина участка
м
7. Приведенная длина
м
8. Удельные потери энергии
Дж/кг
9. Давление в начале участка
Па
Расчёт ответвлений
Трубопровод имеет одно сложное ответвление к потребителям II и III. Средние гидравлические уклоны на направлениях II и III:
Так как , то главной магистралью ответвления является направление II. Его и рассчитываем первым.
Участок 4
Расход м3/с
Расчет ведем по первому варианту.
1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,34 м/с, соответствующую расходу для стальных труб.
2. Ориентировочное значение диаметра
м
3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу Dнар=273 мм, =9 мм с внутренним расчетным диаметром D4=273-9*2=255 мм
4. Фактическая скорость воды на участке
м/с
5. Число Рейнольдса
Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем kэ=0,5 мм
Предельные числа Рейнольдса
Re Reпр
т.к. Re Rепр , зона гидравлически шероховатого трения
6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона
7. . Назначение задвижки на участке 4 - отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для нее xз=0.1 (табл. 12)
Значение коэффициента сопротивления тройника в начале участка необходимо принимать по табл. 17 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в боковом отводе. Для пользования таблицей предварительно определим Q5 и D5 для участка 6.
Т.о. для тройника имеем
и по табл. 17 находим xтр=1,9
Эквивалентная длина участка
м
8. Приведенная длина
м
9. Удельные потери энергии
Дж/кг
10. Давление в начале участка
Па
Участок 3
Расход м3/с
Расчет ведем по первому варианту.
1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,35 м/с, соответствующую расходу для
стальных труб.
2. Ориентировочное значение диаметра
м
3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу Dнар=377 мм, =10 мм с внутренним расчетным диаметром D3=377-10*2=367 мм
4. Фактическая скорость воды на участке
м/с
5. Число Рейнольдса
Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем kэ=0,5 мм
Предельные числа Рейнольдса
Re Reпр
т.к. Re Rепр , зона гидравлически шероховатого трения
6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона
7. Значение коэффициента сопротивления тройника в начале участка необходимо принимать по табл. 16 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в прямом проходе.
Т.о. для тройника имеем
и по табл. 16 находим xтр=6,4
Эквивалентная длина участка
м
8. Приведенная длина
м
9. Удельные потери энергии
Дж/кг
10. Давление в начале участка
Па
Участок 6
Расход м3/с
Расчет ведем по первому варианту.
1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,34 м/с, соответствующую расходу для
стальных труб.
2. Ориентировочное значение диаметра
м
3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу Dнар=273 мм, =9 мм с внутренним расчетным диаметром D6=273-9*2=255 мм
4. Фактическая скорость воды на участке
м/с
5. Число Рейнольдса
Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем kэ=0,5 мм
Предельные числа Рейнольдса
Re Reпр
т.к. Re Rепр , зона гидравлически шероховатого трения
6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона
7. Назначение задвижки на участке 6 - отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для нее з=0.1 (табл. 12).
Значение коэффициента сопротивления поворота на 90° в начале участка необходимо принимать по табл. 12 ζ4 = 1,25.
Эквивалентная длина участка
м
8. Приведенная длина
м
9. Удельные потери энергии
Дж/кг
10. Давление в начале участка
Па
Участок 5
Расход м3/с
Расчет ведем по первому варианту.
1. По табл. 9 принимает оптимальную скорость =1,34 м/с, соответствующую расходу для
стальных труб.
2. Ориентировочное значение диаметра
м
3. По ГОСТ 8732-70 (табл.4) принимаем трубу Dнар=273 мм, =9 мм с внутренним расчетным диаметром D6=273-9*2=255 мм
4. Фактическая скорость воды на участке
м/с
5. Число Рейнольдса
Для стальных умеренно заржавленных труб по табл. 8 принимаем kэ=0,5 мм
Предельные числа Рейнольдса
Re Reпр
т.к. Re Rепр , зона гидравлически шероховатого трения
6. Коэффициент жидкостного трения' (табл. 11) вычисляем по формуле Шифринсона
7. Назначение задвижки на участке 5 - отключение участка при авариях. В рабочем режиме она полностью открыта, следовательно, для нее з=0.1 (табл. 12).
Значение коэффициента сопротивления тройника в начале участка необходимо принимать по табл. 16 для случая разделения потоков и для учёта потерь энергии в прямом проходе.
Т.о. для тройника имеем
и по табл. 16 находим xтр=1,7
Эквивалентная длина участка
м
8. Приведенная длина
м
9. Удельные потери энергии
Дж/кг
10. Давление в начале участка
Па
Таблица 1 – сводная таблица результатов расчёта.
Участок |
Длина участка, м |
Расход, м3/с |
Диаметр, мм |
Скорость, м/с |
Приведённая длина участка, м |
Потеря энергии, Дж/кг |
Давление в начале участка, Па |
1 |
100 |
0,19 |
408 |
1,45 |
147,53 |
7,83 |
|
2 |
50 |
0,05 |
207 |
1,486 |
66,97 |
8,72 |
|
3 |
20 |
0,14 |
367 |
1,32 |
123,8 |
8,36 |
|
4 |
250 |
0,07 |
255 |
1,37 |
272,08 |
23,13 |
|
5 |
70 |
0,07 |
255 |
1,37 |
89,87 |
7,64 |
|
6 |
200 |
0,07 |
255 |
1,37 |
214,9 |
18,27 |
|
Использованная литература:
Учебное пособие по гидравлическому расчёту трубопроводов. – составители: Кулагин Ю.М., Капустина Т.И., Черкасский В.М. – Иваново. – Типография УУЗ.
Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов. – М. Энергоиздат, 1982. 360 с., ил.