Практическая работа №4

Тема: Расчет простых трубопроводов.

Цель:

1. Ознакомиться с особенностью расчёта простых трубопроводов.

2. Самостоятельно произвести расчёт согласно индивидуальному заданию.

Ход работы:

1. Изучить пояснения к работе и пример выполнения расчёта.

2. Выполнить расчёт согласно индивидуальному заданию.

3. Ответить на контрольные вопросы письменно.

4. Оформить отчёт в соответствии с ГОСТом и сдать на проверку

Общие сведения

В качестве примера рассматриваем расчёт длинных трубопроводов, т.е. таких, в которых потери напора на преодоление местных сопротивлений пренебрежимо малы по сравнению с потерями напора по длине. В напорном трубопроводе постоянного диаметра d при постоянном расходе Q движение жидкости является равномерным и установившимся, поэтому потери напора по длине трубопровода определяются по формуле Дарси - Вейсбаха.

Так как

; (1)

то формулу Дарси –Вейсбаха

; (2)

можно записать в виде

или (3)

где - удельное сопротивление трубопровода.

Для области квадратичного закона сопротивления, где коэффициент а не зависит от числа Re, удельное сопротивление трубопровода зависит только от шероховатости стенок трубы и ее диаметра. Поэтому для данной шероховатости стенок трубы и для каждого диаметра d, предусмотренного стандартом, составлены таблицы удельных сопротивлений, приводимые в гидравлических справочниках. Пользование этими таблицами позволяет сократить и ускорить вычислительную работу при гидравлических расчетах трубопроводов.

В качестве примера в таблице 6 приведены значения удельного сопротивления А для бывших эксплуатации стальных и чугунных труб, работающих в квадратичной области сопротивления (при скорости v<1,2 м/c).

Таблица 6 - Значения А для стальных и чугунных труб, бывших в

эксплуатации (при скорости V > 1,2 м/с)

d, мм	А, с /м для труб		d, мм	А, с/м	для труб
	стальных	чугунных		стальных	чугунных
75	-	1709	350	0,41	0,46
80	1168	-	400	0,206	0,233
100	267	368	450	0,109	0,119
125	106	111	500	0,062	0,068
150	43	41,8	600	0,024	0,026
175	19	-	700	0,0115	0,0115
200	9,27	9,03	800	0,00566	0,00567
225	4,82	-	900	0.00303	0,00305
250	2,58	2,75	1000	0,00174	0,00175
275	1,53	-	1200	0,00066	-
300	0,94	1,03	1400	0,00029	-

Для переходной области (при скоростях движения воды в трубе v>1,2 м/c) удельное сопротивление трубопровода А определяется по формуле:

(4)

где К - поправочный коэффициент, учитывающий зависимость коэффициента гидравлического трения от числа Рейнольдса.

Коэффициент К для стальных и чугунных труб зависит от скорости V, таблица 7.

Таблица 7 - Значения коэффициента К

v,м/с	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2
К	1,41	1,28	1,2	1,15	1,115	1,085	1,06	1,04	1,03	1,015	1,0

Кроме удельного сопротивления А в практике расчетов трубопроводов широко применяют другие обобщенные гидравлические параметры:

модуль расхода К= сопротивление S=A I и проводимость трубопровода P = . При этом потери напора по длине с помощью этих параметров выражаются так:

(5)

Для определения этих гидравлических параметров также составлены таблицы, которые приводятся в гидравлических справочниках.

Простой трубопровод

Для длинного трубопровода постоянного по всей длине диаметра, в соответствии с рисунком 3, уравнение Бернулли для сечений на поверхности в резервуаре 1-1 и на выходе из трубопровода 2-2:

(6)

Учитывая, что , и пренебрегая местными сопротивлениями и скоростным напором на выходе, получают H = , или

Н = (I/d)(v²/2q), (7)

т.е. весь имеющийся (располагаемый) напор Н расходуется на преодоление сопротивления по дайне трубопровода.

Используя понятие удельного сопротивления трубопровода А, из сравнения формул (7) и (3) получают такую зависимость для напора:

(8)

или для переходной области сопротивления

(9)

Рисунок 3 - Схема к гидравлическому расчету длинного простого трубопровода

При гидравлическом расчете простого трубопровода обычно известны его длина L, материал и конфигурация. Неизвестной может быть одна из трех величин: H, Q или d. В соответствии с этим рассмотрены три основные задачи.

1. Дано: d, L, Q; определить Н.

При решении этой задачи предварительно определяют скорость по формуле v = .

Если скорость v > 1,2 м/с, то по таблицам находят удельное сопротивление трубопровода А для заданного диаметра d и по формуле (8) вычисляют необходимый напор H.

При скорости v < 1,2 м/с для заданного диаметра d и полученной скорости v по таблицам определяют А и K по формуле (4) вычисляют A , а по формуле (9) находят напор H.

2. Дано: d, I, H; определить Q.

Определяя по заданному диаметру из таблиц значение А, находят расход Q по формуле Q= .

Зная расход, проверяют скорость v.

Если v>2 м/с, то задача решена, в противном случае для найденной скорости по таблицам определяют поправочный коэффициент K , находят A и вычисляют расход во втором приближении по формуле:

Q= .

Обычно вторым приближением и ограничиваются, так как третье приближение отличается незначительно и на инженерный расчет существенного влияния не оказывает.

При подаче жидкости по простому трубопроводу, составленному из последовательно соединенных труб разного диаметра, рисунок 4, расход в трубах будет один и тот же, а полные потери напора для всего трубопровода равны сумме потерь напора во всех последовательно соединенных трубах, т.е

Рисунок 4 - Схема к гидравлическому расчету трубопровода с последовательным соединением участков разного диаметра потери напора для всего трубопровода равны сумме потерь напора во всех последовательно соединенных трубах, т.е.

(10)

(11)

где - потери напора на 1, 2, 3 ... n - м участке используя уравнение (8), получают:

(12)

Уравнение (12) показывает, что решение первой и второй задач при последовательном соединении участков трубопровода разного диаметра будет таким же, как для трубопровода постоянного диаметра.

Третья же задача, если в ней потребуется определить диаметры для всех ков, становится неопределенной, так как в этом случае уравнение (12) содержит n неизвестных. Для решения этой задачи необходимо задавать диаметры труб для всех участков, кроме одного.

Задание:

Задача № 4

Определить необходимый диаметр напорного трубопровода при расходе рабочей жидкости Q=…, л/мин и допустимой скорости движения жидкости в трубе = …, м/с .

Таблица 8 - Исходные данные для задачи №4

№п/п	Q,л/мин	, м/с	№п/п	Q, л/мин	, м/с
1	2	3	1	2	3
1	15	0,8	6	25	1,5
2	20	0,6	7	16	0,4
3	18	0,2	8	9	0,5
4	22	0,9	9	10	1,5
5	15	1,2	10	12	0,7